Квантовая физика

Генетики создадут копии органов людей

Фото: intelligentliving.co

На днях стало известно, что китайского ученого, который заявил о первом в истории редактировании ДНК человека, приговорили к трем годам лишения свободы: в прошлом году генетик Хэ Цзянькуй отредактировал геном двух эмбрионов, надеясь сделать их устойчивыми к ВИЧ. Автора эксперимента осудили, поскольку ученые еще точно не знают, как именно такие операции могут отразиться на здоровье людей.

Более гуманный и, главное, легальный метод усовершенствовать тело человека изобрел японский исследователь из Токийского университета Хиромицу Накаучи: в этом году ученый планирует провести эксперимент с выращиванием тканей на основе стволовых клеток человека в эмбрионах мышей и крыс. В перспективе, Накаучи планирует создавать настоящие органы людей в лабораторных условиях и затем пересаживать их нуждающимся пациентам.

Ранее ученый из Японии заявил о выращивании стволовых клеток человека в эмбрионах свиньи и овцы, которые могут стать донорами органов для людей. Исследователи проводят подобные эксперименты благодаря технологии редактирования генома CRISPR/Cas9, — изменение структуры ДНК позволяют ученымотключать» функции некоторых белков у животных, которые защищают иммунную систему от действия вводимых препаратов.

Биологи с лучших университетов мира ведут патентную борьбу за применение технологии CRISPR/Cas9 еще с 2012 года, и пока все эксперименты даже на животных считаются противоречивыми. Когда человечество преодолеет все морально-этические барьеры, а ученые достигнут совершенства в редактировании ДНК, мы сможем создавать полноценных клонов. Очевидно, вряд ли это произойдет в 2020-м.

Стандартная модель

Прежде чем рассказывать о том, что происходит в физике тяжелых кварков, нужно обрисовать ситуацию в физике элементарных частиц в целом. А она достаточно сложная. За последние десятилетия была детально разработана так называемая Стандартная модель (СМ), которая позволяет объяснить все известные элементарные частицы и их взаимодействия. Эта модель подтверждена в огромном количестве экспериментов. Как когда-то таблица Менделеева позволила систематизировать известные и предсказать новые химические элементы, так СМ дала возможность систематизировать известные и предсказывать новые частицы. Стандартная модель демонстрирует удивительную симметрию между разными типами элементарных частиц.

История создания Стандартной модели — это история удивительных успехов, как в наблюдении новых частиц, так и в построении теории. В 1935–1950 годах, в дополнение к ранее открытым электрону, протону и нейтрону, были обнаружены новые элементарные частицы — нейтрино, мюоны, пионы и каоны. Разделение частиц на два класса — лептоны и адроны, а позднее введение понятия кварков позволило провести первичную классификацию частиц и взаимодействий. Дальнейшее развитие было стимулировано открытием в 1970-х годах новых частиц — с «очарованным» c-кварком, «прелестным» b-кварком и t-лептона. В 1980-х годах экспериментальное наблюдение переносчиков слабых взаимодействий, W— и Z-бозонов, а в 1990-х годах t-кварка окончательно сформировало сегодняшнюю конфигурацию СМ. Последней частицей, предсказанной в рамках СМ, был бозон Хиггса, открытый в ЦЕРНе в 2012 году, что явилось полным триумфом Стандартной модели.

Построение Стандартной модели в целом завершено, а что будет дальше, никто не знает. Экспериментаторы стараются найти что-то, что противоречило бы Стандартной модели, теоретики придумывают новые модели, расширяющие ее. Частицы, процессы или модели, возникающие в различных расширениях Стандартной модели, часто называют Новой физикой. К сожалению, пока результатов в поиске Новой физики добиться не удается. Теоретических концепций много, но пока непонятно, какая лучше. В частности, детально изучена Суперсимметрия, но есть и другие перспективные модели. Чтобы на что-то опереться, теоретики ждут статистически значимых указаний от экспериментаторов, а те пока не могут обнаружить явных проявлений Новой физики.

Тут надо сделать небольшое отступление. Дело в том, что экспериментаторы для поиска новых частиц в основном используют ускорители. Поскольку в современных ускорителях сталкиваются летящие навстречу частицы, их называют коллайдерами, от английского collide — «сталкивать». В качестве источников элементарных частиц для исследований используются также атомные реакторы и космические лучи, но не так широко. Использование коллайдеров очень удобно, потому что результат всегда можно проверить, набрав больше данных. Можно построить новый, более мощный коллайдер и изучить новую частицу или процесс более детально.

NASA запустит новый марсоход

Фото: NASA

Пока SpaceX построит свои космические корабли и соберет первых добровольцев для создания колонии на Марсе, NASA уже подготовит почву и узнает всю необходимую информацию для жизни на Красной планете. Одна из самых важных исследовательских миссий на Марс стартует как раз в этом году.

Mars 2020 предполагает запуск одноименного марсохода в июле 2020-го, который должен прибыть на Марс в феврале 2021-го. Аппарат будет собирать экземпляры марсианской почвы с помощью роботизированной руки и у него будет собственный летающий спутник — небольшой автономный вертолет, который весит всего 1,8 кг и имеет длину лопастей 1,2 метра. Дрон рассчитан на несколько запусков над поверхностью Марса(не более 90 секунд) и может пролететь от 100 м до 1 км.

Из-за разреженной атмосферы Марса, вертолет может подняться только на 5 м над поверхностью планеты. При этом, две его лопасти будут раскручиваться до 2,4 тыс. об/мин, в то время как частота вращения винта вертолета Ми-8 составляет примерно 200 об/мин. Аппарат укомплектуют лишь одной цветной камерой с высоким разрешением, с помощью которой можно будет изучать труднодоступные места на Марсе.

Представители NASA активно популяризируют грядущую миссию в медиа и даже создали проект, в рамках которого любой человек может отправить свое имя на Красную планету. Кроме того, за строительством марсохода Mars 2020 можно постоянно наблюдать онлайн на сайте NASA.

Архив новостей

По темам

Антропология, Арахнология, Археология, Астрономическая научная картинка дня, Астрономия, Астрофизика, Биоакустика, Биоинформатика, Биология, Биология развития, Биомеханика, Бионанотехнологии, Бионика, Биотехнологии, Биофизика, Биохимия, Ботаника, Видообразование, Вирусология, Вулканология, Генетика, География, Геология, Геофизика, Геохимия, Геронтология, Герпетология, Гидродинамика, Гляциология, Гравитационная линза, Демография, Зарождение жизни, Затмения, Зоология, Иммунология, Информационные технологии, История, История науки, Ихтиология, Карцинология, Климат, Когнитивная наука, Космические исследования, Космология, Космос, Кристаллография, Лингвистика, Математика, Материаловедение, Медицина, Методология науки, Микология, Микробиология, Минералогия, Молекулярная биология, Нанотехнологии, Наука в России, Наука и общество, Наука и техника, Науки о Земле, Нейробиология, Нейроинформатика, Нейролингвистика, Нобелевские премии, Океанология, Онкология, Оптика, Орнитология, Палеонтология, Палеоэкология, Палеоэнтомология, Паразитология, Политология, Почвоведение, Психология, Систематика, Социология, Стволовые клетки, Телескопы, Темная материя, Фармакология, Физика, Физиология, Химия, Циркадные ритмы, Черные дыры, Эволюция, Эволюция галактик, Экзопланеты, Экология, Экономика, Эмбриология, Энергетика, Энтомология, Этнография, Этология

Свернуть

Все темы

По авторам

Айк Акопян, Валентин Анаников, Ольга Баклицкая-Каменева, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Александр Березин, Антон Бирюков, Максим Борисов, Варвара Бусова, Ольга Вахрушева, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Кирилл Власов, Михаил Волович, Эдуард Галоян, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Ольга Гилярова, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Михаил Гопко, Евгений Гордеев, Анастасия Горелова, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Ира Демина, Татьяна Долгова, Мария Елифёрова, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Никита Зеленков, Денис Земледельцев, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Анна Каспарсон, Павел Квартальнов, Анастасия Кириллова, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Дмитрий Кнорре, Александр Козловский, Сергей Коленов, Людмила Колупаева, Юлия Кондратенко, Андрей Коньков, Артём Коржиманов, Ольга Кочина, Юлия Краус, Леонид Кузьмин, Владимир Кукулин, Георгий Куракин, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Дмитрий Леонтьев, Андрей Логинов, Полина Лосева, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Елизавета Минина, Александр Мироненко, Юлия Михневич, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Вера Мухина, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Антон Нелихов, Александра Нечаева, Алексей Опаев, Алексей Паевский, Андрей Панкратов, Анастасия Пашутова, Пётр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Жанна Резникова, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Наталия Самойлова, Вероника Самоцкая, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Илья Скляр, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Олег Соколенко, Дарья Спасская, Михаил Столповский, Владислав Стрекопытов, Любовь Стрельникова, Дмитрий Сутормин, Алёна Сухопутова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Кристина Уласович, Антон Ульяхин, Ольга Филатова, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Илья Щеглов, Динар Юнусов, Александр Яровитчук, Светлана Ястребова, Сергей Ястребов

Свернуть

Все авторы

По месяцам

2020
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII

2019
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2018
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2017
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2016
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2015
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2014
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2013
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2012
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2011
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2010
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2009
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2008
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2007
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2006
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

2005
I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII

Свернуть

Все даты

Первые намеки на Новую физику

За последнее время в физике прекрасных и очарованных кварков было получено много интересных результатов. В принципе, распады c- и b-кварков очень разнообразны, уже удалось наблюдать несколько сотен каналов их распадов

Но все же, как было сказано выше, самое важное — это увидеть что-то, что не соответствует предсказаниям СМ. И вот недавно некоторый намек на Новую физику в этой области возник

Вообще-то за последнее время было уже несколько намеков на Новую физику. В ЦЕРНе, в экспериментах ATLAS и CMS был получен намек на новую очень тяжелую частицу. Через некоторое время статистика была увеличена, и на новых данных сигнал не подтвердился. Затем в тех же экспериментах увидели намек на рождение еще одного, более тяжелого, бозона. И опять при увеличении статистики сигнал не подтвердился. Это было огромным разочарованием для физического сообщества. Результаты, не объяснимые в рамках СМ, бывали и раньше, но все же не столь впечатляющие и не столь обнадеживающие.

Среди физиков давно идет спор, в каком случае новые результаты должны быть представлены общественности. Трудно удержаться, чтобы не заявить, что наблюдается интересный сигнал, даже его достоверность не слишком высока. Однако если физики обычно понимают, что какой-то сигнал с большой вероятностью может и не подтвердиться, то общественность этого не понимает. Тут необходим баланс между открытостью и ненужной сенсационностью

В любом случае важно объяснять, какой результат не очень надежен, а какой достоверен почти на 100%

Возвращаясь к физике тяжелых кварков, нужно сказать, что очередной намек на Новую физику появился в распадах B-мезонов. Надежность этого результата пока не очень велика. Однако результат очень интересный и уже имеет немалую статистическую значимость. Надо сказать, что в рамках СМ можно проводить вычисления с высокой точностью. Иногда точность бывает высочайшей, иногда не очень высокой — но не потому, что формулы неточные. Просто некоторые вычисления технически очень сложны. В таких случаях обычно удается оценить, какая точность вычислений достигнута. Тогда получают значение и его неточность (погрешность вычисления), например, 5%.

Так вот, целый ряд измерений относительных вероятностей распадов В-мезонов указывает на различие свойств лептонов. В СМ существуют три лептона: электрон, мюон и t-лептон (не считая их античастиц) и предполагается, что три лептона во всех процессах должны вести себя одинаково. В рамках этого предположения можно посчитать вероятности распадов В-мезонов с лептонами в конечном состоянии и сравнить их с экспериментом. В нескольких экспериментах, в частности на B-фабриках Belle и BaBar, а также на Большом адронном коллайдере получаются различия между расчетами и экспериментальными измерениями. Причем все полученные экспериментальные значения меньше теоретических предсказаний. Естественным объяснением может служить то, что лептоны образуются в процессах, не учтенных в СМ. Такое различие в поведении лептонов назвали нарушением «универсальности лептонного числа».

К сожалению, проведенные экспериментальные измерения имеют большую погрешность и, как следствие, разница между экспериментом и теорией не имеет высокой значимости, пока это лишь намек. Но и пренебречь этим нельзя — полученная разница уже выше стандартного порога, который физики используют, чтобы квалифицировать это как «свидетельство». Пока еще не «наблюдение», для которого установлен более высокий порог, но уже кое-что. Есть и еще одна проблема — нет полной ясности в том, насколько точно проведены теоретические вычисления. Их точность оценивается как очень высокая, но сомнения все же есть. Обсуждается возможность дополнительных поправок, которые не были аккуратно учтены. Вопрос остается открытым: была ли это статистическая флуктуация и разница исчезнет при увеличении статистики, были ли недостаточно точно проведены вычисления или это будет первым наблюдением Новой физики в виде нарушения лептонной универсальности. Уже и теоретики предложили целый ряд моделей Новой физики, в рамках которых можно объяснить эти отклонения: новые тяжелые векторные мезоны, лептокварки, заряженные бозоны Хиггса и некоторые другие объяснения.