Znajdź zawartość

Zauważyłam sygnał, którego nikt wcześniej nie odnotował, mówi Jackie Villadsen, astronom z Bucknell University. Uczona w czasie weekendu analizowała w domu dane z radioteleskopu Karl G. Jansky Very Large Array gdy wpadła na coś, czego wcześniej nie zauważono. Wraz z Sebastianem Pinedą z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Boulder przystąpiła do dalszej analizy. I okazało się, że sygnał się powtarza. Nadchodził on z gwiazdy YZ Ceti, położonej w odległości 12 lat świetlnych od Ziemi. Gwiazda posiada układ planetarny, a najbliższą jej planetą jest YZ Ceti b. Ma ona masę ok. 0,7 masy Ziemi, jej promień to 0,913 promienia Ziemi i okrąża gwiazdę macierzystą w ciągu zaledwie dwóch dni. Emisja sygnału ma miejsce w podobnej fazie obiegu planety, dlatego też Villadsen i Pineda proponują na łamach Nature Astronomy, że do emisji dochodzi w wyniku interakcji pomiędzy planetą a gwiazdą. A konkretnie w wyniku interakcji pomiędzy ich polami magnetycznymi. To zaś oznaczałoby, że skalista YZ Ceti b posiada pole magnetyczne, a to już ma olbrzymie znaczenie dla poszukiwania planet, na których może istnieć życie. Nie wystarczy bowiem, że znajdziemy skalistą planetę podobną do Ziemi, która znajduje się w ekosferze swojej gwiazdy, czyli w takiej odległości, na której może istnieć woda w stanie ciekłym. Planeta powinna mieć też atmosferę, a do jej utrzymania i ochronienia przed negatywnym wpływem macierzystej gwiazdy niezbędne jest wystarczająco silne pole magnetyczne. Bez niego oddziaływanie gwiazdy obedrze planetę z atmosfery. Te badania nie tylko pokazują, że ta skalista planeta prawdopodobnie posiada pole magnetyczne, ale również opisują obiecującą metodą znalezienia większej liczby takich planet, mówi Joe Pesce z National Radio Astronomy Observatory. Sygnał z pola magnetycznego planety, docierający do nas z odległości kilkunastu lat świetlnych, musi być bardzo silny. Już wcześniej naukowcy wykrywali pola magnetyczne pozasłonecznych olbrzymów wielkości Jowisza. Jednak wykrycie ich w przypadku niewielkich planet rozmiarów Ziemi jest trudne. Praca Villadsen i Pinedy to jednocześnie przepis na wyszukiwanie pól magnetycznych niewielkich planet. Okazuje się bowiem, że gdy taka planeta znajduje się bardzo blisko gwiazdy i posiada pole magnetyczne, to niejako „rzeźbi bruzdy” w polu magnetycznym gwiazdy. I powoduje, że gwiazda emituje jasne promieniowanie w zakresie radiowym. Niewielki czerwony karzeł YZ Ceti i jego planeta YZ Ceti b to idealna para do tego typu badań. Planeta jest tak blisko karła, że obiega go w ciągu 2 dni. Dla porównania, obieg Merkurego wokół Słońca to 88 dni. Gdy plazma z YZ Ceti trafia na „magnetyczny pług” planety, dochodzi do jej interakcji z polem magnetycznym samej gwiazdy i wygenerowania sygnału radiowego, tak silnego, że można go zarejestrować na Ziemi. A siła tego sygnału pozwala nam zmierzyć siłę pola magnetycznego YZ Ceti b. To dostarcza nam nowych informacji o środowisku wokół gwiazdy, czymś, co nazywamy pozasłoneczną pogodą kosmiczną, dodaje Pineda. Jak wiemy z własnego doświadczenia, interakcja pomiędzy plazmą słoneczną i atmosferą Ziemi może doprowadzić do zakłóceń pracy satelitów a nawet urządzeń elektrycznych na samej Ziemi. Te same zjawiska odpowiadają za wspaniałe zorze polarne. Interakcja pomiędzy YZ Ceti b a jej gwiazdą również prowadzi do pojawienia się zorzy, z tą jednak różnicą, że jest to zorza na gwieździe. Tak naprawdę, to obserwujemy zorzę na gwieździe. To ta zarejestrowana emisja radiowa. Jeśli planeta ma atmosferę, to i na niej pojawia się zorza, mówi Pineda. Rozwiązanie podane przez Villadsen i Pinedę jest najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem zarejestrowanych sygnałów radiowych. Autorzy badań mówią jednak, że sprawa nie jest ostatecznie rozwiązana. Potrzeba jeszcze sporo pracy, by ostatecznie udowodnić, że ten sygnał radiowy jest powodowany przez planetę, mówi Villadsen. Obecnie uruchamianych jest i planowanych wiele nowych radioteleskopów. Gdy ostatecznie udowodnimy, że za sygnałem stoi pole magnetyczne planety, będziemy mogli bardziej systematycznie badać tego typu zjawiska. Jesteśmy na początku drogi, dodaje Pineda. « powrót do artykułu

Badanie wydarzeń opisanych w Biblii nie jest łatwym zadaniem. Wymaga zarówno analizy starożytnych dokumentów, jak i znalezisk archeologicznych. A wyniki takich prac często są niepewne. Grupa naukowców z Uniwersytetu w Tel Awiwie i Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie wykorzystała dane o ziemskim polu magnetycznym do zweryfikowania i ustalenia chronologii wydarzeń sprzed tysięcy lat. Uczeni skupili się na działaniach wojennych prowadzonych pomiędzy X a VI wiekiem przed Chrystusem, odtwarzając na potrzeby swoich badań zachowanie ziemskiego pola magnetycznego. Zarówno z Biblii, jak i z innych bliskowschodnich tekstów, dowiadujemy się o kampaniach wojskowych prowadzonych na południu Lewantu przez Egipcjan, Aramejczyków, Asyryjczyków i Babilończyków. Dzięki badaniom archeologicznym znamy liczne warstwy ze śladami zniszczeń spowodowanych działaniami wojennymi. Niektóre z tych warstw udało się z dużą precyzją datować i powiązać je z wydarzeniami opisanymi w Biblii. Te warstwy posłużyły jako punkty odniesienia. Datowanie innych warstw budzi zaś spory. Uczeni z Izraela przeprowadzili prace, których celem było uzgodnienie dat w 20 warstwach zniszczeń. Wykorzystali przy tym dane geomagnetyczne, a ich prace ułatwił fakt, że w tym czasie w badanym regionie dochodziło do licznych anomalii ziemskiego pola magnetycznego. Było ono nawet dwukrotnie bardziej intensywne od dzisiejszego i ulegało częstym zmianom. Takie krótkoterminowe zmiany ułatwiały zaś precyzję datowania. Geofizycy, chcąc lepiej zrozumieć współczesne ziemskie pole magnetyczne, badają jego zmiany w czasie. Korzystają przy tym z materiałów archeologicznych zawierających minerały magnetyczne, które po podgrzaniu lub spaleniu utrwalają dane o polu magnetycznym w chwili pożaru. Już w 2020 roku zrekonstruowali pole magnetyczne z 9 dnia miesiąca aw 586 roku p.n.e., kiedy to wojska Nabuchodonozora spaliły Pierwszą Świątynię. Teraz zrekonstruowali pole magnetyczne w 20 innych warstwach zniszczeń. Opierając się na podobieństwie bądź różnicy w intensywności i kierunku pola magnetycznego możemy albo potwierdzić, albo odrzucić hipotezę mówiącą, że konkretne miejsce zostało spalone podczas tych samych działań wojennych. Co więcej, stworzyliśmy krzywą zmian intensywności pola magnetycznego w czasie, którą można wykorzystać podobnie jak metodę datowania radiowęglowego, mówi Yav Vanknin z Instytutu Archeologii Uniwersytetu w Tel Awiwie. Z Biblii dowiadujemy się, że Chazael, król Aramu, zdobył filistyńskie miasto Gat (2 Krl 12,18). Naukowcy zgadzają się co do tego, że wydarzenie to miało miejsce około 830 roku przed naszą erą. Dane pola magnetycznego z warstwy zniszczeń w Gat w wysokim stopniu zgadzają się z danymi z warstwy IV Tel Rehov, warstwy V Horvat Tevet i warstwy XIII Tel Zayit. To zaś sugeruje, że miejscowości te zostały zniszczone w tej samej aramejskiej kampanii wojskowej. Jednocześnie udało się rozwiązać kontrowersję dotyczącą zniszczenia Tel Beth-Shean, ważnego miasta położonego 5 kilometrów od Tel Rehov. Prowadzący tam wykopaliska specjaliści wskazywali, że Beth-Shean zostało zniszczone przez faraona Szeszonka I (bibl. Szyszak) ok. 920 r. p.n.e. albo przez Chazaela pod koniec IX wieku p.n.e. Ostatnio zaczęli wskazywać na tę późniejszą datę. Jednak datowanie archeomagnetyczne Beth-Shean z 95% ufnością wskazuje, że do zniszczeń doszło przed 880 rokiem, a różnica między danymi z Gath, Rehov  IV i Tevet V, a danymi z Beth-Shean wskazują, że pomiędzy zniszczeniami tych miejscowości upłynął jakiś czas. Dane z Beth-Shean zgadzają się natomiast z danymi geomagnetycznymi warstwy VII Horvat Tevet i warstwy V Tel Rehov, gdzie w wyniku pożaru zniszczeniu ulegała unikatowa pasieka. Wcześniejsze datowanie radiowęglowe Horvat Tevet i Tel Rehov wskazuje, że do pożarów doszło tam pod koniec X lub na początku IX wieku przed Chrystusem. Zatem zniszczenia w Beth-Shean miały miejsce w tym samym czasie. To zaś uprawdopodabnia hipotezę, że miasta padły ofiarą wojsk Szoszenka I. O jego kampanii wspomina Biblia oraz relief z Karnaku, na którym Rehov i Beth-Shean są przedstawione jako jeńcy wojenni. Ze źródeł biblijnych i asyryjskich wiemy, że w latach 733–732 p.n.e. król Asyrii Tiglat-Pileser III podbił północną część Królestwa Izraela. W czasie tej kampanii zniszczone zostały Bethsaida i Tel Kinnerot. Badania archeomagnetyczne potwierdziły, że do ich zniszczenia doszło w krótkim czasie. Z kolei w roku 701 p.n.e. inny władca Asyrii, Sennacheryb, podjął kolejną wyprawę. Biblia kilkukrotnie wspomina o zniszczonym wówczas Tel Lachish (warstwa III), co znajduje potwierdzenie w danych archeologicznych oraz asyryjskich reliefach. Według źródeł pisanych Asyryjczycy zniszczyli wówczas wiele innych miejscowości, jednak żadnego z nich dotychczas nie zidentyfikowano. Teraz uczeni z Tel Awiwu i Jerozolimy odkryli, że w tym samym czasie zniszczeniu uległy Tel Beersheba, Tel Zayit oraz Tell Beit Mirsim. Gdy z Lewantu wycofali się Asyryjczycy, region ten kilkukrotnie był najeżdżany przez Babilończyków Nabuchodonozora II. Naukowcy sprzeczają się o datę zniszczenia filistyńskiego Ekron, ale zgadzają się, że miało ono miejsce podczas jednej z babilońskich kampanii pomiędzy rokiem 604 a 598 p.Chr. Ostatnio pojawiły się sugestie, że Ekron mogło zostać spalone w pamiętym 586 roku p.n.e. Wtedy to Babilończycy zniszczyli Jerozolimę i Pierwszą Świątynie, a wraz z nimi zakończyła się historia Królestwa Judy. Najnowsze badania pokazały jednak, ze dane pola magnetycznego ze zniszczonej Jerozolimy nie są zgodne z danymi z Ekron. Dane z Ekron zgadzają się zaś z danymi z Batash, a oba zestawy wskazują, że oba miasta spłonęły około 600 roku, co uprawdopodabnia początkowe datowanie mówiące o roku 604 p.n.e. W tym kontekście interesująco wyglądają dane archeomagnetyczne z położonego na południe od Jerozolimy Tel Malhata. Z danych wynika, że miejscowość ta została zniszczona później od Jerozolimy. To zaś wskazuje, że armia Nabuchodonozora II była skoncentrowana na stolicy i nie interesował jej podbój innych terenów. Upadek Jerozolimy oznaczał koniec Królestwa Judy, a jego wschodnie i południowe peryferia zaczęły podupadać, w końcu zaś zostały zniszczone prawdopodobnie przed Edomitów lub innych nomadów. O rozpadającym się Królestwie Judy i zagrażającym mu Edomitach dowiadujemy się z Biblii i kilku ostrakonów. Izraelscy badacze podkreślają, że ich krzywa intensywności pola magnetycznego może być bardzo użytecznym narzędziem do określania chronologii, szczególnie tam, gdzie datowanie radiowęglowe napotyka na ograniczenia. Aramejskie, asyryjskie i babilońskie kampanie wojenne miały miejsce w czasie, gdy pole magnetyczne miało wysoką intensywność i są dobrze oddzielone przez minima tego pola. To zaś może być użyteczne podczas datowania ważnego okresu w historii Lewantu, stwierdzają naukowcy. « powrót do artykułu

Gwiazdy neutronowe są źródłem najpotężniejszych pól magnetycznych we wszechświecie. Naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk donieśli właśnie, że satelita Insight-HXMT zaobserwował gwiazdę o najpotężniejszej indukcji magnetycznej na powierzchni. Z pomiarów wynika, że indukcja na powierzchni gwiazdy znajdującej się w układzie podwójnym Swift J0243.6+6124 wynosi gigantyczne 1,6 miliarda tesli. Dotychczasowy rekord, zmierzony w 2020 roku, wynosił 1 miliard tesli. O tym, o jak olbrzymich wartościach mówimy niech świadczy fakt, że indukcja potężnych magnesów wykorzystywanych w akceleratorach cząstek czy reaktorach fuzyjnych wynosi kilkanaście tesli. A indukcja pola magnetycznego na powierzchni Ziemi to... 0,000065 tesli. Indukcja magnetyczna Swift J0243.6+6124 jest więc 24 biliony razy większa. Wspomniany układ podwójny składa się z gwiazdy neutronowej oraz jej towarzysza. Potężna grawitacja gwiazdy neutronowej wyciąga z jej towarzysza gaz, który opada na gwiazdę neutronową, tworząc wokół dysk akrecyjny. Plazma z dysku akrecyjnego opada wzdłuż linii pola magnetycznego na powierzchnię gwiazdy, podążając do biegunów magnetycznych, gdzie wywołuje silne promieniowanie rentgenowskie emitowane w wąskich wiązkach wzdłuż biegunów magnetycznych. Jako że gwiazda się obraca, obserwator widzi pulsujące promieniowanie magnetyczne, stąd taki układ nazywa się pulsarem rentgenowskim. Z wielu badań wiemy, że energia absorpcji linii promieniowania rentgenowskiego z takiego pulsara odpowiada indukcji magnetycznej na powierzchni gwiazdy neutronowej. Dzięki temu możemy mierzyć tę indukcję badając promieniowanie emitowane przez gwiazdę. « powrót do artykułu

W projektach związanych z syntezą termojądrową konieczne jest wykorzystanie materiałów odpornych na wysokie temperatury i uszkodzenia radiacyjne. Obiecujące pod tym względem są materiały bazujące na węglu, zwłaszcza nanorurki węglowe i grafen. Naukowcy z Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ brali udział w badaniach odporności detektorów grafenowych na wysokie strumienie neutronów. Reaktory termojądrowe, takie jak powstające obecnie w Cadarache we Francji urządzenie badawcze ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), czy powstający w Hiszpanii jego następca – DEMO (Demonstration Power Plant), wykorzystują silne pole magnetyczne do uwięzienia plazmy, w której zachodzą reakcje syntezy lekkich jąder atomowych. By umożliwić efektywne zachodzenie reakcji syntezy, plazmę należy podgrzać do temperatury dziesiątek milionów stopni Celsjusza. Aby zapewnić stabilne działanie urządzenia, konieczna jest precyzyjna diagnostyka pola magnetycznego. Ze względu na działające na znajdującą się we wnętrzu reaktora elektronikę warunki, takie jak wysoka temperatura (rzędu kilkuset °C) czy silne promieniowanie neutronowe, większość komercyjnie dostępnych półprzewodnikowych czujników pola magnetycznego nie jest w stanie pracować w takich układach. Z tego powodu prowadzone są badania nad detektorami metalowymi, opartymi o chrom czy bizmut. Niestety, detektory oparte o nie mają niską czułość i duży przekrój czynny na oddziaływanie z neutronami. Interesującą alternatywą wydają się być detektory wykonane w technologii kwaziswobodnego grafenu epitaksjalnego na węgliku krzemu. Warstwy grafenu mogą być formowane w bardzo czułe sensory efektu Halla: jeżeli przewodnik, przez który płynie prąd elektryczny, znajduje się w polu magnetycznym, pojawia się w nim różnica potencjałów – tzw. napięcie Halla, które może posłużyć do pomiaru pola magnetycznego. Zbadana została już odporność grafenu na promieniowanie. Badania przeprowadzono wykorzystując zarówno wiązki jonów, protonów, jak i elektronów, i nie wykryto istotnych zmian właściwości napromienionych próbek. Przewidywania teoretyczne sugerują, że podobnie grafen reaguje na promieniowanie neutronowe, jednak nigdy wcześniej nie zostało to bezpośrednio potwierdzone eksperymentalnie. W pracy, która ukazała się na łamach czasopisma Applied Surface Science, zbadano wpływ prędkich neutronów na układ detektora opartego na grafenie. Instytut Mikroelektroniki i Fotoniki (IMiF) funkcjonujący w Sieci Badawczej Łukasiewicz wytworzył strukturę składającą się z grafenu na wysyconej atomami wodoru powierzchni węglika krzemu 4H-SiC(0001). Całość pokryto dielektryczną pasywacją z tlenku glinu, stanowiącą zabezpieczenie środowiskowe warstwy aktywnej detektora – mówi dr inż. Tymoteusz Ciuk, kierujący pracami w Łukasiewicz-IMiF. Tak przygotowany układ został następnie poddany napromienieniu neutronami prędkimi wewnątrz rdzenia reaktora MARIA w NCBJ. Zamontowana w rdzeniu reaktora MARIA unikatowa instalacja do napromieniania neutronami prędkimi pozwala nam przeprowadzać badania materiałów, bądź podzespołów przewidywanych do wykorzystania w układach termojądrowych, w których także są generowane prędkie neutrony – opowiada dr inż. Rafał Prokopowicz, kierownik Zakładu Badań Reaktorowych NCBJ, współautor pracy. W przypadku badań nad strukturami detekcyjnymi z grafenu, próbki napromienialiśmy przez ponad 120 godzin neutronami prędkimi o fluencji rzędu 1017 cm–2, by oddać warunki, na jakie narażona jest elektronika w instalacjach termojądrowych – dodaje mgr Maciej Ziemba z Zakładu Badań Reaktorowych. „Aby zapewnić bezpieczeństwo badań, testy podzespołów wykonano, gdy aktywność próbek nie stanowiła już zagrożenia, czyli po kilku miesiącach od napromienienia”. Zarówno przed napromienieniem, jak i po napromienieniu próbek, w Instytucie Fizyki Politechniki Poznańskiej dokładnie zbadano ich strukturę i właściwości elektryczne. Wykorzystano do tego spektroskopię Ramana, badania efektu Halla, jak również wielkoskalowe modelowanie z użyciem teorii funkcjonału gęstości (DFT – density functional theory). Dodatkowo, naukowcy z Politechniki Poznańskiej przeprowadzili charakteryzację napromienionych struktur po ich wygrzewaniu w temperaturze od 100 do 350°C, by zbadać działanie temperatury, w połączeniu z wpływem prędkich neutronów, na właściwości elektryczne. Dzięki testom wykryto na przykład, że z powodu promieniowania, w materiale pojawia się zależność właściwości elektrycznych od temperatury, która nie występowała przed umieszczeniem próbek w strumieniu neutronów – wyjaśnia dr inż. Semir El-Ahmar, kierujący badaniami na Politechnice Poznańskiej. Co więcej, promieniowanie neutronowe powoduje zmniejszenie gęstości nośników ładunku w badanej strukturze. Okazuje się jednak, że odpowiada za to warstwa wodoru, a więc napromienienie jedynie w umiarkowanym stopniu wpływa na strukturę i właściwości grafenu. Na podstawie charakteryzacji właściwości badanych struktur przed napromienieniem i po ich napromienieniu, oceniono odporność grafenu na promieniowanie neutronowe jako bardzo dobrą. Gęstość uszkodzeń radiacyjnych była 7 rzędów wielkości mniejsza, niż wartość strumienia neutronów, co oznacza dość niski przekrój czynny grafenu na oddziaływanie z neutronami prędkimi. Mimo, iż wystąpiły uszkodzenia struktury spowodowane promieniowaniem, to w porównaniu z detektorami bazującymi na metalach, czułość układu z grafenem na pole magnetyczne pozostaje kilka rzędów wielkości większa – podsumowuje wyniki dr El-Ahmar. Dodatkowo, okazało się, że duża część uszkodzeń była związana nie z samymi warstwami grafenu, a z warstwą wodoru, która z kolei przy temperaturach powyżej 200°C, jakie będą panować w instalacjach takich jak DEMO, wykazuje wręcz pewien potencjał samo-naprawczy. Z uwagi na to, grafenowe detektory pola magnetycznego mogą stanowić obiecujące struktury do wykorzystania w reaktorach termojądrowych. Nad zastosowaniem grafenu jako bazy przy detekcji pola magnetycznego w instalacjach termojądrowych prowadzone będą dalsze badania. Naukowcy rozważają wykorzystanie innego typu podłoża – np. 6H-SiC(0001), na którym formowana struktura może być bardziej odporna na promieniowanie neutronowe. Rozważane jest też zastąpienie warstwy wodoru buforową warstwą atomów węgla. « powrót do artykułu

Grupa naukowców z Houston Methodist Neurological Institute (HMNI) opracowała innowacyjne noszone na głowie urządzenie, które wykorzystuje zmienne pole magnetyczne do zmniejszenia guza mózgu. Urządzenie onkomagnetyczne może stać się skutecznym nieinwazyjnym narzędziem do domowego leczenia glejaka, najbardziej rozpowszechnionego guza mózgu. Naukowcy najpierw zauważyli, że ich urządzenie szybko zabija komórki glejaka w hodowlach komórkowych oraz zmniejsza rozmiary ludzkiego guza wszczepionego do mózgu myszy. Wykorzystali je również do zmniejszenia guza u pacjenta, który cierpiał na ostatnie stadium glejaka i dla którego nie było żadnych zatwierdzonych metod leczenia. W ciągu ostatnich 40 lat dokonano jedynie minimalnego postępu w leczeniu glejaka. Średnią długość życia pacjentów ze zdiagnozowanym guzem udało się wydłużyć z 9 miesięcy do 15–20 miesięcy obecnie, a stosowane metody – głownie radio- i chemioterapia – mają bardzo zły wpływ na zdrowie i komfort życia pacjentów. Stąd też poszukiwanie bardziej skutecznych i mniej obciążających organizm metod leczenia. Urządzenie opracowane przez Houston Methodist Research Instiute składa się z trzech silnych stałych magnesów neodymowych, które są szybko obracane przez silniki elektryczne. Tempem, częstotliwością i czasem obrotów steruje programowalny mikrokontroler. Całość umieszczona jest w specjalnych opakowaniach odpornych na wibracje i izolowanych od dźwięku i temperatury z zewnątrz. Pojemniki takie montowane są do hełmu, który nosi pacjent. Niedawno na łamach Frontiers in Ocology twórcy urządzenia opisali przypadek pacjenta, na którym je przetestowali. Pacjentem tym był 53-letni mężczyzna, u którego w 2018 roku zdiagnozowano masywnego glejaka. Rozciągał się on od lewego płata czołowego i dotarł do prawego płata, rozprzestrzeniając się rozlegle na ciało modzelowate. Guz wywołał też silny obrzęk mózgu.  W czerwcu 2018 r. pacjent trafił na stół operacyjny. Badania histopatologiczne potwierdziły, że mężczyzna cierpi na najbardziej agresywny nowotwór mózgu – glejaka wielopostaciowego. Po zabiegu był leczony radio- i chemioterapią. Niecały rok później pojawiły się pierwsze niepokojące wyniki badań obrazowych, a od początku 2020 roku kolejne badania wykazywały, że – pomimo kontynuowanego leczenia – nowotwór powrócił. Guz przylegał do układu komorowego, dowody wskazywały na zajęcie opon mózgowych (meningozę). Mediana przeżycia pacjentów z meningozą wynosi w takim przypadku 3,5–3,9 miesiąca. Jako, że nie istniały żadne inne opcje leczenia, pacjenta zapisano do zatwierdzonego przez FDA (Agencję ds. Żywności i Leków) Expanded Access Program. W jego ramach przeprowadzono eksperymentalne leczenie z użyciem urządzenia onkomagnetycznego. Twórcy urządzenia obliczają, że trzy neodymowe magnesy generują pole magnetyczne o natężeniu co najmniej 1mT, które obejmuje cały mózg. Leczenie polega na wygenerowaniu zmiennego pola magnetycznego, którego właściwości są odpowiednio dobierane za pomocą programowalnego mikrokontrolera. Pacjent był początkowo leczony w HMNI. W pierwszym dniu nosił na głowie urządzenie onkomagnetyczne przez 2 godziny, z 5-minutową przerwą pomiędzy 1. a 2. godziną. W drugim dniu zaaplikowano mu dwie 2-godzinne sesje z 1-godzinną przerwą pomiędzy sesjami, a w dniu 3. były to 3 dwugodzinne sesje z 1-godzinną przerwą. W tym czasie nauczono żonę pacjenta obsługi urządzenia. Po trzech dniach pacjenta wypisano do domu, a dalsze leczenie miało być aplikowane przez żonę. Skutki działania urządzenia sprawdzano każdego dnia przez wspomniane trzy dni. Następnie pacjent miał zgłosić się w 7., 16., 30. i 44. dniu od rozpoczęcia leczenia. Wykonywano wówczas obrazowanie guza techniką rezonansu magnetycznego. Takie samo obrazowanie wykonano zresztą w dniu rozpoczęcia leczenia. Leczenie pacjenta przerwano w 36. dniu, gdyż odniósł ranę głowy. W międzyczasie, jako że pacjent uskarżał się na urządzenie, zdecydowano, że ma być ono używane przez 2 godziny dziennie od poniedziałku do piątku. W 16. dniu pacjent zaczął lepiej tolerować leczenie, więc czas wykorzystywania urządzenia zwiększono do 3 godzin dziennie. Były to 1-godzinne sesje z 5-minutową przerwą. W 36. dniu terapii pacjent przewrócił się i zranił w głowę, więc leczenie przerwano. Trzeba jednak dodać, że pacjent doświadczał upadków jeszcze przed rozpoczęciem leczenia. W 44. dniu po rozpoczęciu leczenia pacjenta przyjęto do HMNI w celu dokładnej oceny jego stanu. W czasie leczenia nie zauważono żadnych poważnych skutków ubocznych, a osoby opiekujące się pacjentem informowały, że ich zdaniem poprawiła się mowa i funkcje poznawcze mężczyzny. Badania MRI wykazały znaczne zmiany w objętości guza po rozpoczęciu leczenia. O ile przez ponad 3 miesiące przed jego rozpoczęciem guz znacząco się powiększył, to w ciągu 3 pierwszych dni leczenia trend ten został odwrócony. Skan MRI z 7. dnia leczenia wykazał gwałtowne zmniejszenie objętości guza o 10%. Później guz zmniejszał się wolniej, a w 30. dniu stosowania urządzenia był o 31% mniejszy niż przed jego rozpoczęciem. Do największego spadku objętości guza na obrazach MRI doszło po 3-dniowej przerwie, jaką zarządzono w 7. dni leczenia oraz po 8-dniowym okresie, jaki upłynął między przerwaniem leczenia w 36. dni terapii, a ewaluacją pacjenta w dniu 44. Te szybkie redukcje objętości guza mogły być związane ze zmniejszeniem obrzęku mózgu wywołanego leczeniem. Po przerwaniu leczenia doszło do ponownego odwrócenia trendu i zwiększenia objętości guza. Pacjent zmarł około 3 miesięcy po zaprzestaniu leczenia. Badania laboratoryjne sugerują, że urządzenie onkomagnetyczne zabija komórki nowotworowe zwiększając ilość wolnych rodników tlenu w ich mitochondriach i cytoplazmie, oszczędzając przy tym zdrowe neurony, astrocyty i inne komórki. Prawdopodobnie zwiększona liczba wolnych rodników to, przynajmniej częściowo, skutek zakłócenia przez pole magnetyczne, przepływu elektronów w mitochondriach, mówi współautor badań, Santosh Helekar. Obecnie naukowcy pracują nad potwierdzeniem tej hipotezy. Olbrzymią zaletą urządzenia jest fakt, że nie zauważono żadnych poważnych skutków ubocznych, nie wymaga ono stosowania leków czy nawet golenia głowy. Urządzenie ono dość proste i łatwe w użyciu, co może wpłynąć na koszty leczenia. Można je też stosować w domu. Zespół naukowy zaczyna obecnie kolejne badania nad swoim urządzeniem, by dokładnie opisać ich biofizyczny, komórkowy i molekularny wpływ na komórki hodowane w laboratorium. Trwają też prace nad oceną bezpieczeństwa i efektywności stosowania tego rozwiązania na myszach. W ramach Expanded Access Program prowadzone są też testy na kolejnych pacjentach, a zespół badawczy stara się o zgodę na rozpoczęcie standardowych testów klinicznych swojego urządzenia. « powrót do artykułu

Systemy bezprzewodowego ładowania uwalniają nas od kabli i konieczności pamiętania, gdzie zostawiliśmy ładowarkę. Wciąż jednak musimy mieć dostęp do maty czy stacji ładującej, a komercyjnie dostępne systemy zwykle ograniczają się do możliwości bezprzewodowego ładowania smartfonów czy szczoteczek elektrycznych. Jednak na Uniwersytecie Tokijskim powstał system, który pozwala na bezpieczne ładowanie urządzeń w dowolnym miejscu pomieszczenia. Co więcej, system jest skalowany do tego stopnia, że w wielkie stacje ładowania można zamieniać np. całe fabryki czy magazyny. Wczesne próby bezprzewodowego przesyłania energii polegały na wykorzystaniu promieniowania elektromagnetycznego np. w formie mikrofal.Jednak ich wykorzystanie jest niebezpieczne. Współcześnie technologie takie znacznie udoskonalono i to do tego stopnia, że trwają prace nad bezprzewodowym przesyłaniem energii pozyskiwanej z przestrzeni kosmicznej. Jednak tego typu systemy wymagają stosowania zespołów anten oraz złożonych urządzeń do śledzenia pozycji odbiornika. Znacznie bezpieczniejszym sposobem przesyłania energii jest wykorzystanie magnetycznego sprzężenia indukcyjnego. Tutaj jednak pojawia się problem gwałtownego spadku natężenia pola magnetycznego wraz z odległością. Dlatego też ładowany smartfon musi leżeć na macie ładującej lub zaraz obok niej. Główny autor wspomnianych badań badań, doktor Takuya Sasatani z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Systemów Informacyjnych oraz jego koledzy – Yoshihiro Kawahara z Uniwersytetu Tokijskiego i Alanson P. Sample z University of Michigan – opracowali technikę nazwaną kwazistatycznym rezonansem wnękowym (QSCR – uasistatic cavity  resonance). Korzysta ona z przewodzących powierzchni wbudowanych w ściany pomieszczenia oraz przewodzącym słupem na jego środku. Razem tworzą one trójwymiarowe pole magnetyczne, które ładuje urządzenia dzięki dołączonym do nich niewielkim odbiornikom. Te będzie można, oczywiście, wbudować w same urządzenia. Naukowcy wybudowali na potrzeby badań niewielki aluminiowy pokój testowy o wymiarach 3x3x2 metry i wykazali, że są w stanie zasilać w dowolnym jego miejscu smartfony, żarówki czy wentylatory. Niezależnie od tego, jak są ustawione meble czy gdzie znajdują się ludzie. Nasze rozwiązanie pozwala na dostarczenie dziesiątków watów mocy w dowolnym miejscu pomieszczenia. Inne technologie nie dają takich możliwości. W porównaniu z obecnie stosowanymi matami czy stacjami ładującymi, mamy tutaj pełną swobodę jeśli chodzi o pozycję ładowanego urządzenia, mówi Sasatani. Jednym z problemów, które musieli pokonać była likwidacja szkodliwego pola elektrycznego. Poradzili sobie z tym problemem umieszczając we wnękach w ścianach rodzaj kondensatorów, dzięki którym ich urządzenie generowało pole magnetyczne „wydobywające się” ze ścian, a pole elektryczne zostało uwięzione w kondensatorach. Kolejnym wyzwaniem było zapewnienie obecności pola magnetycznego w każdym miejscu pokoju. Badacze uzyskali to tworząc liczne pola 3D. Jedno z nich było generowane z kolumny w centrum pokoju, inne znajdowały się w rogach. Efektywność energetyczna takiego rozwiązania przekracza 37% w dowolnym miejscu pomieszczenia. Testy bezpieczeństwa pokazały, że system może dostarczyć do dowolnego punktu pokoju co najmniej 50 watów, bez przekraczania zaleceń dotyczących natężenia pola elektromagnetycznego. Jednak Sasatani przyznaje, że przeprowadzono bardzo wstępne badania i konieczne są bardziej szczegółowe eksperymenty, by sprawdzić, czy system jest bezpieczny. Mimo, że QSCR znajduje się dopiero na wstępnych etapach rozwoju, niewykluczone że w przyszłości ta lub podobne technologie zrewolucjonizują nasze życie. Dzięki nim bowiem możliwe byłoby umieszczenie komputerów, inteligentnych urządzeń czy robotów w dowolnym punkcie pomieszczenia, bez potrzeby pamiętania o ich ładowaniu. Jednym z poważnych wyzwań, przed którymi może stanąć nowa technologia jest konieczność dostosowania już istniejących pomieszczeń. O ile nowe budynki można by projektować i wznosić z myślą o użyciu ich jako wielkich bezprzewodowych ładowarek, to istniejące wymagałyby poważnych przeróbek. Sasatani jest jednak optymistą. Być może w przyszłości powstaną odpowiednie przewodzące farby i wystarczy pomalować już istniejące pomieszczenie, stwierdza. Szczegółowy opis technologii znajdziemy na łamach Nature Electronics.   « powrót do artykułu

Po raz pierwszy w górnych warstwach ziemskiej atmosfery zaobserwowano kosmiczny huragan wraz z elektronowym deszczem. Odkrywcy tego zjawiska mówią, że biorąc pod uwagę warunki odnośnie plazmy i pól magnetycznych, wymaganych do pojawienia się tego zjawiska, takie burze powinny być codziennością na Ziemi. W niższych warstwach atmosfery mamy do czynienia ze znanymi wszystkim huraganami. Formują się one nad zbiornikami wodnymi o wysokiej temperaturze. Gdy ogrzane przez nie wilgotne powietrze unosi się do góry, tworzy się obszar niskiego ciśnienia, który zasysa otaczające go powietrze, tworząc silne wiatry i powodując pojawienie się chmur, co prowadzi do dużych opadów. W wyniku działania siły Coriolisa powietrze wewnątrz huraganu porusza się po okręgu. Huragany wykryto również w dolnych warstwach atmosfery Marsa, Jowisz i Saturna, a powierzchni Słońca zaobserwowano tzw. „słoneczne tornada”. Dotychczas jednak nie obserwowano wirujących mas w górnej atmosferze planet. Wspomniany na początku kosmiczny huragan został zarejestrowany nad Biegunem Północnym przez cztery satelity działające w ramach US Defense Meteorological Satellite Program. Zauważono go w jonosferze, kilkaset kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Huragan miał miejsce w sierpniu 2014 roku, ale odkryto go dopiero teraz, podczas retrospektywnej analizy danych prowadzonej pod kierunkiem naukowców z chińskiego Uniwersytetu Shandong. Dzięki narzędziom do trójwymiarowego modelowania magnetosfery uczeni stworzyli model 3D tego zjawiska. Okazało się, że był to tunel o szerokości 1000 kilometrów, który został stworzony przez wirującą plazmę. Obracała się ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, składała się z wielu spiralnych ramion i cichego centrum. Burza trwała przez około 8 godzin i stopniowo zanikła. Dotychczas w ogóle nie byliśmy pewni, czy kosmiczne huragany plazmowe w ogóle istnieją. Dokonanie tej obserwacji to coś niesamowitego. Burze tropikalne związane są z istnieniem olbrzymiej ilości energii, więc takie huragany kosmiczne muszą powstawać w wyniku szybkiego transferu dużych ilości energii wiatru słonecznego i naładowanych cząstek w górnych warstwach atmosfery Ziemi, mówi współautor badań, Mike Lockwood z University of Reading. Naukowcy sądzą, że kosmiczny huragan powstaje w wyniku interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym a ziemskim polem magnetycznym. Zwracają uwagę na fakt, że zarejestrowany huragan miał miejsce podczas niskiej aktywności Słońca i niskiej aktywności geomagnetycznej, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne były zwrócone na północ. To zaś sugeruje, że tego typu huragany mogą być częstym zjawiskiem w atmosferze Ziemi i innych planet. John Coxon, fizyk z University of Southampton, który nie brał udziału w opisywanych tutaj badaniach, przypomina, że naziemne radary są w stanie mierzyć prędkość plazmy. Interesującym byłoby sprawdzenie, czy takie radary są w stanie zarejestrować duży wir, o jakim donoszą autorzy badań, a jeśli nie, to dlaczego, mówi Coxon. Od pewnego czasu wiemy, że interesujące magnetyczne interakcje, takie jak opisane w tych badaniach, mają miejsce, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne są zwrócone na północ. Jednak zwykle nikt się tym nie zajmuje, bo jest to uważane za mało ważne, stwierdza Maria-Theresia Walach z Lancaster University. Badania te to bardzo ładny przykład interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym, magnetosferą, a jonosferą. O ile sam kosmiczny huragan nie ma większego wpływu na powierzchnię naszej planety, to deszcz elektronów może potencjalnie zakłócić działanie satelitów GPS czy radarów. « powrót do artykułu

Naukowcy z University of Manchester zauważyli, że w w grafenownych supersieciach znajdujących się pomiędzy dwoma warstwami azotku boru pojawia się nowa rodzina kwazicząstek. Odkrycie ma znaczenie dla badań nad fizyką materii skondensowanej i może prowadzić do stworzenia tranzystorów pracujących z wyższymi częstotliwościami. Fizycy i specjaliści z dziedziny materiałoznawstwa od kilku lat poszukują sposobu na wykorzystanie sił van der Waalsa działających pomiędzy cienkimi warstwami różnych kryształów do stworzenia materiałów, których właściwościami elektronicznymi można by manipulować bez potrzeby odwoływania się do wzbogacania kryształów atomami innych pierwiastków. Najbardziej znanym przykładem jest jednoatomowa warstwa grafenu zamknięta pomiędzy dwoma jednoatomowymi warstwami heksagonalnego azotku boru (hBN), który ma podobną stałą sieci krystalicznej. Jako, że oba materiały mają podobną heksagonalną strukturę, po nałożeniu ich na siebie pojawiają się regularne wzorce, supersieci. Gdy takie nałożone na siebie warstwy grafenu-azotku boru skręcimy i zmniejszy się kąt pomiędzy sieciami krystalicznymi obu materiałów, zwiększa się rozmiar supersieci. To zaś powoduje pojawienie się pasm wzbronionych (przerw energetycznych). Naukowcy z Manchesteru zauważyli teraz niezwykłe zachowanie się elektronów w takiej strukturze. Dobrze wiemy, że w sytuacji braku pola magnetycznego elektrony poruszają się prosto, a gdy przyłożymy pole magnetyczne, ich trajektorie zaczynają się zaginać, elektrony poruszają się w koło co zmniejsza przewodnictwo. W warstwie grafenu umieszczonej pomiędzy dwiema warstwami hBN trajektorie elektronów również zaczęły się zaginać, ale przy polu magnetycznym o określonej wartości przewodnictwo gwałtownie wzrosło. Tak, jakby elektrony ponownie poruszały się po liniach prostych w metalu bez obecności pola magnetycznego, mówią członkowie zespołu badawczego Julien Barrier i Piranavan Kumaravadivel. To zachowanie całkowicie sprzeczne z tym, co wiemy z podręczników fizyki, zauważa Kumaravadivel. Uczony i jego koledzy uważają, że zaobserwowane zjawisko to efekt pojawienia się nowych kwazicząstek. Te kwazicząstki to fermiony Browna-Zaka, które w strukturze grafen-hBN poruszają się z prędkościami balistycznymi pomimo obecności silnego pola magnetycznego. Fermiony te utrzymują prostą trajektorię poruszania się na przestrzeni dziesiątków mikrometrów w polu magnetycznym dochodzącym do 16 tesli. Odkrycie to oznacza w praktyce, że nośniki ładunków elektrycznych mogą przebyć po linii prostej całą szerokość urządzenia elektronicznego, nie rozpraszając się w przy tym. To zaś daje nadzieję na zbudowanie tranzystorów pracujących przy niezwykle wysokich częstotliwościach. Procesory korzystające z takich tranzystorów mogłyby pracować znacznie szybciej niż obecnie dostępne procesory. Co więcej, odkrywcy nowego zjawiska mówią, że zaobserwowane przez nich fermiony Browna-Zaka powinny pojawiać się w każdej supersieci, nie tylko grafenowej. To zaś ułatwi badanie nad zjawiskiem transportu elektronowego oraz nowymi supersieciami 2D tworzonymi przez inne materiały niż grafen. « powrót do artykułu

Posługując się polem magnetycznym i hydrożelem, naukowcy ze Szkoły Medycyny Uniwersytetu Pensylwanii zademonstrowali potencjalną metodę odtwarzania złożonych tkanek. Za jej pomocą można by sobie radzić np. z degeneracją tkanki chrzęstnej. Wyniki badań zespołu opublikowano w piśmie Advanced Materials. Odkryliśmy, że jesteśmy w stanie organizować obiekty, takie jak komórki, w taki sposób, by utworzyć [...] złożone tkanki, nie zmieniając samych komórek. By uzyskać reakcję na pole magnetyczne, inni musieli dodawać do komórek cząstki magnetyczne. Zabieg ten może jednak wywierać niepożądany długofalowy wpływ na zdrowie komórki. Zamiast tego manipulowaliśmy więc magnetycznym charakterem otoczenia komórki; dzięki temu mogliśmy organizować obiekty za pomocą magnesów - opowiada Hannah Zlotnick. U ludzi ubytki w chrząstce naprawia się za pomocą różnych sztucznych i biologicznych materiałów. Ich właściwości odbiegają jednak od oryginału, dlatego należy się liczyć z ograniczeniami takiego rozwiązania. Zlotnik wskazuje też na naturalny gradient chrząstki (powierzchniowo występuje większa liczba komórek). Mając to wszystko na uwadze, Amerykanie postanowili poszukać innego rozwiązania. Podczas eksperymentów odkryli, że gdy do hydrożelu mającego formę ciekłą doda się ciecz magnetyczną, można porządkować komórki i inne obiekty, w tym mikrokapsułki do dostarczania leków, według specyficznego wzorca, który przypomina naturalną tkankę. Wystarczy przyłożyć zewnętrzne pole magnetyczne. Po działaniu pola magnetycznego całość wystawiano na oddziaływanie ultrafioletu (naukowcy prowadzili fotosieciowanie, utrwalając rozmieszczenie obiektów). W porównaniu do standardowych jednolitych materiałów syntetycznych [...], takie "odwzorowane magnetycznie" tkanki lepiej przypominają oryginał pod względem rozmieszczenia komórek i właściwości mechanicznych [uczeni odtworzyli chrząstkę stawową] - podkreśla dr Robert Mauck. Technikę badano na razie wyłącznie in vitro. « powrót do artykułu

Świetny węch może być nie jedyną niezwykłą cechów psów. Najnowsze badania wskazują, że zwierzęta te mogą też wykorzystywać ziemskie pole magnetyczne do wyszukiwania skrótów w nieznanym sobie terenie. To pierwsza tego typu sugestia dotycząca psów, zauważa Catherine Lohmann, biolog z University of North Carolina, która specjalizuje się w badaniu magnetorecepcji i systemu nawigacyjnego żółwi. Uczona przypomina, że psy – w porównaniu np. z gatunkami migrującymi – rzadko są badane pod kątem ich zdolności do nawigowania w terenie. To daje nam wgląd w to, w jaki sposób psy tworzą obraz otaczającej ich przestrzeni, stwierdza Richard Holland z Bangor University, badający nawigację ptaków. Już wcześniej pojawiały się pewne sugestie, że psy mogą wyczuwać pole magnetyczne naszej planety. W 2013 roku Hynek Burda z praskiego Uniwersytetu Nauk Przyrodniczych, który od 30 lat bada zjawisko magnetorecepcji, informował, że psy podczas wydalania zwykle ustawiają sie w linii północ-południe. Burda spekulował, że skoro odchody służą psom do znakowania i rozpoznawania terytorium, to takie ustawienie pozwala im określić lokalizację względem innych punktów w przestrzeni. Jednak statyczne określenie się w przestrzeni jest czymś zupełnie innymi niż nawigacja. Autorką najnowszych badań jest doktorantka Burdy, Kateřina Benediktová. Młoda uczona przyczepiła czterem psom nadajniki GPS oraz kamera i zabierała je na spacery po lesie. Do eksperymentów wybrała psy, które lubiły tropić dziką zwierzynę. Gdy pies wyczuł zwierzę śledził je po śladach średnio przez 400 metrów. Benediktovą interesowały zaś strategie, jakie psy wybierały podczas powrotu do niej. Zauważyła, że zwierzęta korzystają z dwóch strategii. Pierwsza z nich to powrót tą samą droga. Niewykluczone, że pies podążał z powrotem po tym samym śladzie zapachowym, po którym tropił zwierzynę. Druga ze strategii, nazwana przez uczoną „zwiadem”, polegała na tym, że pies wracał całkowicie nową drogą, w ogóle nie idąc po wcześniejszym śladzie. Gdy Benediktova pokazała Burdzie swoje dane, ten zauważył coś interesującego. Okazało się, że mniej więcej w połowie trasy „zwiadu” psy zatrzymywały się i przez około 20 metrów biegły wzdłuż linii północ-południe. Następnie kontynuowały „zwiad”. Zachowanie to wyglądało tak, jakby psy ustalały swoje położenie względem linii pola magnetycznego. Jednak Benediktová miała zbyt mało danych, by to potwierdzić. Młoda uczona i jej promotor postanowili więc przeprowadzić większy eksperyment. Wykorzystali w nim 27 psów, z którymi na przestrzeni 3 lat odbyli setki wycieczek po lesie. Szczegółowo przeanalizowali 223 „zwiady” powrotne. W czasie każdego z nich pies średnio przebywał drogę 1,1 kilometra. W 170 przypadkach psy zatrzymywały się, obracały i przebiegały około 20 metrów wzdłuż linii północ-południe. Okazało się, że te psy, które wykonały taki manewr, zwykle wracały do właściciela krótszą drogą, niż te, które go nie wykonywały. Naukowcy starali się, by psy nie miały żadnych wskazówek odnośnie tego, gdzie się znajdują. Dlatego też starano się je zabierać do tych części lasu, w których jeszcze nie były. Ponadto, gdy tylko pies był spuszczany ze smyczy i zaczynał iść tropem zwierzyny, jego właściciel się chował, by powracające zwierzę go nie widziało. Zwierzęta nie mogły też orientować się na zapach, gdyż rzadko w czasie badań zdarzało się tak, by wiatr wiał od właściciela w stronę powracającego psa. Burda mówi, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem zachowań psów jest to mówiące, że zwierzęta wykorzystują ziemskie pole magnetyczne, by zorientować się, gdzie są. Lohmann, która jest pod wrażeniem badań czeskich kolegów zauważa, że takie wyjaśnienie zakłada jednocześnie, iż zwierzęta pamiętają swoją poprzednią pozycję względem pola magnetycznego i później wykorzystują te dane, by znaleźć najkrótszą drogę do domu. Jestem zaintrygowana, przyznaje uczona. Adam Miklósi, specjalista od psiego zachowania z Eötvös Loránd University, mówi, że zaprojektowanie odpowiednich eksperymentów, by udowodnić psią magnetorecepcję, będzie niezwykle trudne. Trudno jest bowiem spowodować, by zwierzę mogło opierać się wyłącznie na tego typu danych. Problem w tym, że aby na 100% udowodnić istnienie magnetorecepcji czy jakiegokolwiek innego zmysłu, trzeba by wykluczyć wszystkie pozostałe zmysły, mówi. Burda i Benediktová już mają pomysł na kolejny interesujący eksperyment. Chcą przyczepić psom do obróż magnesy, które zakłócą lokalne pole magnetyczne. Uczeni mają zamiar sprawdzić, czy zaburzy to psom zdolność do nawigowania. Miklósi stwierdza, że ewentualne potwierdzenie magnetorecepcji u psów nie będzie zaskoczeniem. Wydaje się bowiem, że jest to zdolność, która pojawiła się na wczesnych etapach ewolucji i powinien posiadać ją każdy ssak, który odbywa dalekie podróże. « powrót do artykułu

Mars jest aktywny sejsmicznie, często powstają na nim wiry pyłowe, a w jego wnętrzu pojawiają  tajemnicze pulsujące sygnały magnetyczne. Takie wnioski płyną z danych gromadzonych od ubiegłego roku przez misję InSight. Na łamach Nature właśnie opublikowano pięć pierwszych artykułów naukowych opartych na badaniach InSight. Szósty zaś ukazał się w Nature Geoscience i szczegółowo opisuje miejsce lądowania InSight. InSight to pierwsza w historii misja, której celem jest zbadanie głębokich regionów pod powierzchnią Marsa. Pojazd wyposażono w sejsmometr (Seismic Experiment for Interior Structure - SEIS) wykrywający wstrząsy, czujniki ciśnienia powietrza, magnetometr oraz czujniki przepływu ciepła we wnętrzu planety. Okazało się, że wstrząsy mają miejsce na Marsie częściej niż sądzono i są łagodniejsze niż przewidywano. SEIS został umieszczony na powierzchni planety w grudniu 2018 roku, a pracę rozpoczął w lutym 2019. W ciągu minionego roku zarejestrował on ponad 450 sygnałów sejsmicznych, z czego większość to prawdopodobnie wstrząsy. Najsilniejsze trzęsienie miało siłę 4.0 stopni. Tak słabe wstrząsy nieco zawiodły naukowców. Nie są one bowiem na tyle potężne, by dotrzeć do niższych obszarów płaszcza i rdzenia planety, a uczeni mieli nadzieję, że zarejestrują pochodzące stamtąd sygnały i będą mogli zbadać te regiony. Uczeni wciąż jednak nie tracą nadziei. Pierwsze sygnały SEIS zarejestrował dopiero po długim oczekiwaniu, od listopada 2019 roku rejestruje średnio 2 sygnały dziennie, co sugeruje, że InSight wylądowała momencie, gdy Mars był wyjątkowo spokojny. Naukowcy trzymają więc kciuki, by sonda zarejestrowała naprawdę potężny wstrząs. Mars nie posiada płyt tektonicznych, a wstrząsy powstają w aktywnych wulkanicznie regionach planety. Przed miliardami lat Mars posiadał też pole magnetyczne. Jego pozostałością są namagnetyzowane skały znajdujące się od 61 metrów do wilu kilometrów pod powierzchnią. Dlatego też InSight wyposażono w magnetometr. To pierwszy tego typu instrument, jaki umieszczono na powierzchni Czerwonej Planety. Magnetometr już wykrył, że w miejscu lądowania sondy sygnały są 10-krotnie silniejsze niż wynikało z badań prowadzonych z orbity. Różnica wynika z faktu, że pomiary dokonywane z orbity są uśredniane dla powierzchni setek kilometrów, a InSight dokonuje pomiarów bardziej lokalnych. Jako, że większość skał znajdujących się w miejscu lądowania InSight jest zbyt młodych, by mogły być namagnetyzowane przez pole magnetyczne Marsa, naukowcy są przekonani, że zarejestrowane sygnały pochodzą z głębiej położonych skał. Zauważono też, że sygnały ulegają zmianie. Są różne za dnia i w nocy, a około północy zaczynają pulsować. Teoretycy nie wykluczają, że zmiany związane są z interakcją wiatru słonecznego z atmosferą Marsa. InSight niemal na bieżąco mierzy też prędkość, ciśnienie i kierunek wiatru. Dotychczas zarejestrowano tysiące wirów pyłowych. Jest ich więcej niż w jakimkolwiek innym miejscu, gdzie dokonywano takich pomiarów. Pomimo tak wielkiej ich liczby jeszcze żaden z nich nie został zarejestrowany przez kamerę InSight. Jednak zarejestrował je instrument SEIS. Wiry pyłowe działają jak wielki odkurzacz i są doskonałym instrumentem do sejsmicznego badania tego, co dzieje się pod powierzchnią. Ich powstawanie ma prawdopodobnie związek z polem magnetycznym planety. Już wstępne dane dostarczone przez InSight są bardzo obiecujące. Za rok poznamy informacje z całego marsjańskiego roku, który trwa dwa ziemskie lata. To da naukowcom znacznie lepszy obraz Marsa. « powrót do artykułu

Ludzkość od kilkuset lat śledzi plamy na Słońcu i wie, że ich liczba zmienia się w 11-letnich cyklach. Dotychczas jednak brak dobrego wyjaśnienia tego fenomenu. Naukowcy z University of Washington opublikowali na łamach Physics of Plasmas artykuł, w którym proponują model ruchu plazmy, który ma wyjaśniać zarówno 11-letni cykl słoneczny ja i inne tajemnice naszej gwiazdy. Nasz model znacząco różni się od standardowego obrazu Słońca. Sądzę, że jesteśmy pierwszymi którzy są w stanie wyjaśnić naturę oraz źródło słonecznych zjawisk magnetycznych, czyli jak działa Słońce, mówi profesor Thomas Jarboe, główny autor artykułu. Model opiera się na doświadczeniach nabytych w czasie prac nad energią fuzyjną. Wynika z niego, że kluczem do zrozumienia Słońca jest cienka warstwa znajdująca się pod jego powierzchnią. To ona decyduje o plamach, przebiegunowaniu magnetycznym czy przepływie materii. Model ten porównano z danymi obserwacyjnymi i okazało się, że dobrze je on przewiduje. Dane obserwacyjne są kluczem do potwierdzenia słuszności naszego modelu funkcjonowania Słońca, mówi Jarboe. W tym nowym modelu mamy do czynienia z cienką warstwo przepływu plazmy i pola magnetycznego, innymi słowy z cienką warstwą swobodnie poruszających się elektronów, które z różną prędkością przemieszczają się w różnych częściach gwiazdy. Różnice w tempie przepływu wywołują zmiany pola magnetycznego, podobne do tych, które pojawiają się w niektórych eksperymentalnych reaktorach fuzyjnych. Co 11 lat wa warstwa staje się na tyle duża, że traci stabilność i Słońce się jej pozbywa, mówi Jarboe. Podczas tego procesu odsłonięta zostaje niżej położona warstwa plazmy, która porusza się w przeciwnym kierunku i ma odwrócone pole magnetyczne. Gdy obie półkule Słońca poruszają się z tą samą prędkością, pojawia się więcej plam. Gdy prędkości są różne, plam jest mniej. To właśnie różnica w prędkościach wywołała Minimum Maundera, stwierdza uczony. Gdy dwie półkule obracają się z różną prędkością, wówczas w pobliżu równika zaczątki plam nie pasują do siebie i nie dochodzi do ich powstawania, mówi Jarboe. Dotychczas naukowcy sądzili, że plamy słoneczne powstają na głębokości 30% średnicy Słońca, przypomina uczony. Tymczasem z nowego modelu wynika, że są one „superziarnami” powstającymi na głębokości 150–450 kilometrów. Plama słoneczna to coś zadziwiającego.Pojawia się nagle i znikąd. Podczas swoich badań nad reaktorami Jarboe i jego koledzy skupiali się na sferomaku, typie reaktora, który generuje plazmę w kuli. Tam plazma samodzielnie się organizuje w różnorodne wzorce. Gdy naukowcy porównali zachodzące w niej zjawiska z tym, co wiadomo o Słońcu, zauważyli podobieństwa. Jarboe twierdzi, że nowy model wyjaśnia przepływ materii wewnątrz Słońca, zmiany pola magnetycznego prowadzące do powstawania plam oraz całą strukturę magnetyczną naszej gwiazdy. Mam nadzieję, że naukowcy spojrzą na swoje dane z nowej perspektywy, a ci, którzy całe życie poświęcili zbieraniu danych otrzymają do ręki nowe narzędzie, pozwalające lepiej to wszystko zrozumieć, mówi uczony. « powrót do artykułu

Na MIT powstał sterowany za pomocą pola magnetycznego robot podobny do nici, który może przemieszczać się w wąskich poskręcanych naczyniach krwionośnych, np. w naczyniach w mózgu. W przyszłości tego typu roboty, po połączeniu z innymi dostępnymi technologiami, mogą zostać użyte do szybkiego leczenia zatorów cy uszkodzeń w mózgu. Udar mózgu jest obecnie piątą przyczyną śmierci i główną przyczyną niepełnosprawności w USA. Jeśli leczenie ostrego udaru rozpocznie się w ciągu pierwszych 90 minut, to szanse pacjenta na przeżycie znacząco rosną, mówi profesor Xuanhe Zhao. Jeśli mielibyśmy urządzenie, które pozwoliłoby na usunięcie zatoru w ciągu tej „złotej godziny”, moglibyśmy potencjalnie uniknąć uszkodzenia mózgu. Z taką właśnie nadzieją pracujemy. Obecnie w celu usunięcia zatoru w mózgu zwykle przeprowadza się procedurę polegającą na wprowadzeniu do tętnicy udowej cewnika, który dociera do mózgu. Później wykorzystywany jest jeszcze stent, za pomocą którego usuwa się skrzep. To długotrwała procedura, wymagająca obecności specjalnie przeszkolonego chirurga, który ponadto otrzymuje podczas niej dawkę promieniowania, służącego do obrazowania przebiegu operacji. To wymagający zabieg. Nie ma wystarczająco dużo chirurgów, którzy potrafią go wykonać. Szczególnie na terenach podmiejskich i wiejskich, mówi Yoonho Kim, jeden z autorów badań. Procedura wymaga ręcznego sterowania narzędziami, które wykonane są z metalu pokrytego polimerem. Ten z kolei może uszkadzać wyściółkę naczyń krwionośnych. Zespół z MIT postanowił pójść inną drogą. Naukowcy przez ostatnie lata pogłębiali swoją wiedzę na temat hydrożeli oraz produkowanych technologią druku 3D materiałach sterowanych za pomocą pola magnetycznego. Teraz połączyli swoją wiedzę i stworzyli sterowaną magnetycznie pokrytą hydrożelem nić, którą podczas testów przeprowadzili przez dokładny model 1:1 naczyń krwionośnych mózgu. Rdzeń robotycznej nici jest wykonany z nitinolu, czyli stopu niklu i tytanu. To materiał jednocześnie giętki i sprężysty. Został on pokryty specjalnym tuszem połączonym z nitinolem za pomocą cząstek magnetycznych, a całość pokryto hydrożelem, materiałem, który jest biokompatybilny, gładki, nie uszkadza naczyń krwionośnych i nie wpływa na reakcję leżących pod nim cząstek magnetycznych. Następnie za pomocą dużego magnesu wykazali, że są w stanie precyzyjnie sterować urządzeniem. Stworzyli też silikonowy model naczyń krwionośnych mózgu, który wypełnili płynem o podobnej lepkości co krew, a następnie przeprowadzili swoją robotyczną nić przez naczynia. Kim mówi, że ich nić można wyposażyć w różnego typu funkcje. Może ona np. dostarczać do miejsca zatoru leki rozpuszczające zakrzep czy rozbijać go za pomocą lasera. Na potrzeby badań uczeni zastąpili nitinol światłowodem i wykazali, że są taki robot również może dotrzeć do miejsca zakrzepu, a oni są w stanie aktywować laser na żądanie. Przeprowadzono też porównanie robotycznej nici pokrytej i niepokrytej hydrożelem. Okazało się, że żel ułatwiał przemieszczanie się i zapobiegał utknięciu nici w wąskich naczyniach. Jednym z wyzwań chirurgii jest nawigowanie przez złożoną sieć naczyń krwionośnych mózgu, które mogą mieć taką średnicę, iż dostępne cewniki nie są w stanie tam dotrzeć. Te badania dają nadzieję na rozwiązanie tego problemu i przeprowadzenie operacji bez konieczności otwierania czaszki, mówi profesor Kyujin Cho, z Narodowego Uniwersytetu Seulskiego. Kolejna dobra wiadomość jest taka, że skoro chirurg nie musi fizycznie popychać cewnika, gdyż nić jest sterowana za pomocą pola magnetycznego, nie musi on przebywać w sąsiedztwie źródła promieniowania wykorzystywanego do obrazowania przebiegu operacji. Już istniejące rozwiązania pozwalają na jednoczesne zastosowanie pola magnetycznego i fluoroskopii, więc lekarz może przebywać w innym pomieszczeniu, a nawet w innym mieście, kontrolując pole magnetyczne za pomocą dżojstika. Mamy nadzieję, że w kolejnym etapie badań będziemy mogli przetestować naszą technologię in vivo, cieszy się Kim.   « powrót do artykułu

Wiele gatunków zwierząt wyczuwa pole magnetyczne Ziemi i korzysta z niego przy przemieszczaniu się. Czują je ptaki, pszczoły, ryby czy wilki. Okazuje się, że mogą je wyczuwać również ludzie. Joseph Kirschvink z Caltechu (California Institute of Technology) i jego koledzy odkryli, że zmiana kierunku pobliskiego pola magnetycznego powoduje czasowe zmiany w aktywności ludzkiego mózgu. Uczestnicy badań siedzieli w ciemnym pokoju, aktywność ich mózgów była rejestrowana za pomocą EEG. W pokoju znajdowały się też elektromagnesy, za pomocą których generowano pole magnetyczne. Jego zmiany odpowiadały zmianom, jakie zachodzą, gdy przemieszczamy się po ziemi. Kierunek i intensywność ziemskiego pola magnetycznego zmieniają się w zależności od położenia geograficznego. Na przykład na biegunie północnym pole magnetyczne skierowane jest pionowo w dół. Na całej półkuli północnej zawsze pole magnetyczne jest tak właśnie skierowane. Naukowcy mierzyli fale alfa na 100 milisekund przed i po zmianie pola magnetycznego. Okazało się, że u niektórych ludzi dochodziło do spadku amplitudy fal alfa gdy poddawano ich działaniu fal skierowanych w dół, obracających się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Gdy fale obracały się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, zmiany w falach mózgowych nie zachodziły. Naukowcy nie potrafili tego wyjaśnić. Gdy kierunek pola magnetycznego był zwrócony w górę, zmiany w mózgach ogóle nie zachodziły. Uczeni spekulują, że w tym przypadku może być to kwestia dostosowania mózgu do życia na półkuli północnej. Ciekawe, czy hipotezę tę udało by się potwierdzić za pomocą eksperymentów na półkuli południowej, zastanawia się Isaac Hilburn, członek zespołu badawczego. Badania nad magnetorecepcją u zwierząt trwają od dawna, a najsilniejszym dowodem na istnienie tego zjawiska jest zmiana kierunku przemieszczania się zwierząt w reakcji na zmianę pola magnetycznego. Naukowcy, którzy nie brali udziału w eksperymencie, ostrożnie podchodzą do uzyskanych wyników. Podkreślają, że badania trzeba jeszcze powtórzyć oraz że reakcja mózgu nie musi mieć nic wspólnego z orientacją w przestrzeni. Ponadto, jak podkreślają, EEG mógł mimo wszystko wyłapać zakłócenia z otoczenia, ponadto zapisy te trudno jest interpretować. Jeśli jednak okaże się, że ludzkie mózgi rzeczywiście reagują na zmiany pola magnetycznego, niewykluczone, że magnetorecepcja odgrywała rolę w życiu społeczeństwo łowiecko-zbierackich. « powrót do artykułu

Ziemskie północne pole magnetyczne przemieszcza się z Kanady w stronę Syberii. Ruch ten jest tak szybki, że pojawiła się konieczność dokonana rzadkiej korekty Ziemskiego Modelu Magnetycznego. Opisuje on pole magnetyczne planety i jest podstawą wszystkich współczesnych systemów nawigacyjnych. Najnowsza wersja modelu pochodzi z roku 2015 i miała być używana do 2020 roku. Jednak zmiany pola magnetycznego są tak duże, że już teraz pojawiła się konieczność korekty modelu. Błąd cały czas się powiększa, mówi Arnaud Chulliat z National Centers for Environmental Information w amerykańskiej Narodowej Administracji Oceanicznej i Atmosferycznej. Problem leży częściowo w przemieszczającym się polu magnetycznym, a częściowo w innych zmianach zachodzących we wnętrzu Ziemi. Na przykład w 2016 roku głęboko pod północną częścią Ameryki Południowej i wschodnim Pacyfikiem część pola magnetycznego czasowo przyspieszyła. W roku 2018, gdy specjaliści z NOAA i British Geological Survey dokonali corocznego sprawdzenia, na ile aktualny model odpowiada rzeczywistym zmianom pola magnetycznego Ziemi okazało się, że jest on na granicy przekroczenia akceptowalnego marginesu błędów nawigacyjnych. Naukowcy zaczęli zastanawiać się, co takiego się stało. Okazało się, że nałożyły się dwa zjawiska. Po pierwsze impuls geomagnetyczny z 2016 roku przydarzył się zaraz po aktualizacji modelu, więc pole magnetyczne zaczęło zmieniać się gdy tylko przyjęto nowy model, a zmiany poszły w kierunku, którego nie przewidziano. Po drugie sytuację pogorszyła zmiana położenia północnego bieguna magnetycznego, który przemieszcza się w sposób nieprzewidywalny. Na przykład w połowie ubiegłego wieku przyspieszył on swoją wędrówkę z około 15 kilometrów na rok do około 55 km/rok. Do roku 2001 znalazł się na Oceanie Arktycznym, w 2018 roku przeciął linię zmiany daty, a obecnie podąża w kierunku Syberii. Fakt, że biegun magnetyczny przemieszcza się tak szybko, czyni cały ten region bardziej podatnym na duże błędy, mówi Chulliat. Naukowcy próbują zrozumieć, dlaczego pole magnetyczne Ziemi zmienia się tak szybko. Impulsy podobne do tego z 2016 roku mogą mieć swoje źródło w „hydromagentycznych” falach z głębi jądra. Z kolei szybkie przemieszczanie się bieguna magnetycznego może być spowodowane przez strumienie płynnego żelaza przemieszczające się szybko pod Kanadą. Wydaje się, że położenie północnego bieguna magnetycznego zależy od dwóch dużych obszarów w jądrze Ziemi, jednego pod Kanadą i jednego pod Syberią. Obszar pod Syberią wygrywa obecnie w to swoiste przeciąganie liny, stwierdził Phil Livermore z University of Leeds. Zmiana modelu magnetycznego planety miała nastąpić już 15 stycznia, jednak w związku z tzw. zamknięciem rządu USA przesunięto ją na 30 stycznia. « powrót do artykułu

Naukowcy z dwóch japońskich instytucji – RIKEN i JAXA – jako pierwsi zmierzyli natężenie pól magnetycznych w pobliżu dwóch supermasywnych czarnych dziur. Ku swojemu zdziwieniu stwierdzili, że siła pól magnetycznych jest niewystarczająca, by zasilać koronę czarnych dziur, czyli otaczające je chmury niezwykle gorącej plazmy. Od dawna wiadomo, że supermasywne czarne dziury są otoczone chmurami plazmy, której temperatura może sięgać miliarda stopni Celsjusza. Specjaliści od dawna też podejrzewają, że plazma ta jest podgrzewana przez pole magnetyczne wokół czanej dziury. Jednak dotychczas nigdy tych pól nie zmierzono, więc pozostawała niepewność. Japońscy uczeni przyjrzeli się dwóm aktywnym czarnym dziurom. IC 4329A, która znajduje się w odległości 200 milionów lat świetlnych oraz NGC 958 oddalonej od nas o 580 milionów lat świetlnych. Pomiary wykonali za pomocą teleskopu ALMA, a następnie  potwierdzili je za pomocą VLA z USA i ATCA z Australii. Z pomiarów wynika, że korony obu czarnych dziur mają średnice 40 promieni Schwarzschilda. W przypadku czarnych dziur jest to powierzchnia ograniczona horyzontem zdarzeń. Natężenie pola magnetycznego wyliczono na 10 gausów. Mimo, że potwierdziliśmy istnienie promieniowania synchrotronowego z obu obiektów, okazuje się jednak, że zmierzone pole magnetyczne jest zbyt słabe, by podgrzać korony wokół czarnych dziur, mówi główny autor badań Yoshiyuki Inoue. Jako, że te same wnioski wyciągnięto z badania obu czarnych dziur, można przypuszczać, iż jest to zjawisko uniwersalne. « powrót do artykułu

Na Purdue University powstało inteligentne urządzenie drenażowe dla pacjentów z jaskrą. Implantowalne urządzenia drenażowe bardzo zyskały na popularności w ostatnich latach, ale po 5 latach tylko połowa z nich nadal działa. Dzieje się tak z powodu akumulowania mikroorganizmów - tzw. biofoulingu. Dzięki postępom w dziedzinie mikrotechnologii stworzyliśmy nowe rozwiązanie, które zwalcza ten problem - opowiada prof. Hyowon "Hugh" Lee. Nasz dren potrafi się samooczyszczać. To duży krok w kierunku spersonalizowanej medycyny. Kluczowym elementem amerykańskiego rozwiązania są wbudowane mikroaktuatory, które wibrują pod wpływem pola magnetycznego. Drgania "poluzowują" biomateriały, które nadbudowały się w rurce. Urządzenie, które opisano na łamach najnowszego wydania Microsystems and Nanoengineering, może regulować opory przepływu. W ten sposób terapię można dostosowywać do danego pacjenta i etapów choroby. « powrót do artykułu

W lutym bieżącego roku informowaliśmy o uruchomieniu urządzenia do rozwoju fuzji jądrowej zwanego stellaratorem, w którego powstaniu swój udział ma Polska. Zadaniem Wendelsteina 7-X (W7-X), bo tak nazwano stellarator, nie jest wyprodukowanie nadmiarowej energii, a powolne zwiększanie temperatury plazmy oraz utrzymanie stabilnej plazmy przez 30 minut. Jeśli uda się to osiągnąć do 2025 roku, to będzie dobrze. Jeśli wcześniej, to jeszcze lepiej - mówił wówczas Robert Wolf, jeden z naukowców zatrudnionych przy projekcie. Dotychczas nie wiadomo było jednak, czy stellarator działa, jak należy. Teraz amerykańsko-niemiecki zespół naukowy potwierdził, że w W7-X powstają bardzo silne trójwymiarowe pola magnetyczne, które z 'niezwykłą dokładnością' spełniają założenia projektowe urządzenia. Odstępstwo od teoretycznych założeń jest mniejsze niż 1:100 000. Z tego co wiemy, nikt wcześniej nie osiągnął takiej dokładności zarówno pod względem inżynieryjnym, jak i pod względem pomiaru topologii pola magnetycznego - stwierdzili naukowcy. Uzyskanie doskonałego pola magnetyczne to kluczowy element fuzji jądrowej, gdyż pole magnetyczne jako jedyne jest w stanie utrzymać stabilną plazmę wystarczająco długo, by zaszła w niej fuzja. Naukowcy pracują nad technologią fuzji jądrowej od 60 lat i wciąż jesteśmy bardzo daleko od osiągnięcia celu, jakim jest zapewnienie stałej kontrolowanej produkcji energii za pomocą tego typu reakcji. Zadanie nie jest jednak łatwe. By tego dokonać trzeba wybudować urządzenie zdolne do uzyskania i kontrolowania plazmy o temperaturze 100 milionów stopni Celsjusza. W7-X to jeden z pomysłów na osiągnięcie tego celu. W przeciwieństwie do tokamaków, w których plazma utrzymywana jest w dwuwymiarowym polu elektrycznym, stellarator generuje trójwymiarowe zakręcone pola magnetyczne. To, przynajmniej teoretycznie, powinno dawać przewagę stellaratorowi, gdyż w ten sposób można kontrolować plazmę bez potrzeby dostarczania do urządzenia prądu elektrycznego, co powinno czynić stellarator bardziej stabilnym. Potwierdziliśmy, że stworzona przez nas magnetyczna klatka działa zgodnie z projektem - mówi Sam Lazerson z Princeton Plasma Physics Laboratory. Zadeniem W7-X nie jest uzyskanie energii z fuzji. To instalacja koncepcyjna, która ma dowieść, że same założenia stellaratora są prawidłowe i całość powinna działać. W 2019 roku obecnie wykorzystywany w stellaratorze wodór zostanie zastąpiony deuterem. Mimo to urządzenie nie wyprodukuje więcej energii niż trzeba mu dostarczać. « powrót do artykułu