Znajdź zawartość

Uczniowie jednej z kanadyjskich szkół podstawowych odkryli, że astronauci narażeni są na niebezpieczeństwo, o którym NASA nie miała pojęcia. Dzieci przeprowadziły badania, z których wynika, że EpiPen, autostrzykawka z epinefryną (adrenaliną) jest nieskuteczna poza atmosferą Ziemi. W nagrodę w czerwcu uczniowie pojadą do Wirginii, gdzie przedstawią swoje wyniki naukowcom z NASA. Uczniowie z St. Brother André Elementary School’s Program for Gifted Learners wzięli udział w inicjatywie NASA o nazwie „Cubes in Space”. Jedną z części tego projektu jest prowadzenie w przestrzeni kosmicznej badań zaprojektowanych przez uczniów. Młodzi Kanadyjczycy w wieku 9–12 lat postanowili dowiedzieć się czy EpiPen działa w kosmosie. Epinefryna może bowiem uratować życie np. w przypadku nagłej ostrej reakcji alergicznej. Projekt polegał na wysłaniu w przestrzeń kosmiczną zarówno próbki czystej epinefryny, jak i EpiPen. Jednak przesyłka musiała zmieścić się w opakowaniu o wymiarach 4x4 cm, nie było więc mowy o wysłaniu EpiPen. Po konsultacji z ekspertem z University of Ottawa, chemikiem Paulem Mayerem, dzieci opracowały odpowiedni sposób na wstrzyknięcie roztworu z EpiPen do małej próbówki. Jeden z zestawów składających się z czystej epinefryny i roztworu z EpiPen wysłano balonem, drugi zaś poleciał rakietą NASA. Próbki przeanalizowano przed wysyłką w kosmos, jak i po powrocie. Mayer przyznaje, że sceptycznie podchodził do pomysłu, by promieniowanie kosmiczne mogło wpłynąć na epinefrynę. Okazało się jednak, że to dzieci miały rację. Po powrocie z przestrzeni kosmicznej okazało się, że czysta epinefryna przestała być czysta. W próbce epinefryna stanowiła jedynie 87%, reszta zamieniła się w bardzo toksyczne pochodne kwasu benzoesowego. Z kolei w roztworze EpiPen nie stwierdzono w ogóle obecności epinefryny po jego powrocie z przestrzeni kosmicznej. Okazuje się zatem, że EpiPen będzie nieskuteczny, a czysta epinefryna może być toksyczna, gdyby trzeba było zastosować je poza atmosferą Ziemi. Uczniowie nie osiadają jednak na laurach. Już zapowiedzieli powtórzenie swojego eksperymentu, by potwierdzić jego wyniki. Pracują też nad kapsułą, która ochroni zawartość EpiPen w przestrzeni kosmicznej. « powrót do artykułu

Komputery kwantowe mogą, przynajmniej teoretycznie, przeprowadzać obliczenia, które są poza zasięgiem tradycyjnych maszyn. Ich kluczowym elementem są splątane kwantowe bity, kubity. Splątanie jest jednak stanem niezwykle delikatnym, bardzo wrażliwym na wpływ czynników zewnętrznych, na przykład promieniowania kosmicznego. Powoduje ono, że średnio co 10 sekund dochodzi do katastrofalnego błędu i kwantowe układy scalone tracą dane. Może ono za jednym razem usunąć wszelkie dane z procesora nawet najbardziej zaawansowanej maszyny kwantowej. Fizyk Quian Xu z University of Chicago i jego koledzy poinformowali o opracowaniu metody, która aż o 440 000 razy wydłuża czas pomiędzy błędami powodowanymi przez promieniowanie kosmiczne. Zatem mają one miejsce raz na 51 dni. Badacze zaproponowali komputer kwantowy składający się z wielu układów scalonych z danymi, z których każdy posiada liczne nadprzewodzące kubity. Wszystkie te układy są połączone z układem pomocniczym, który zawiera dodatkowe kubity monitorujące dane. Wszystkie chipy korzystałyby ze standardowych metod korekcji błędów oraz dodatkowej korekcji błędów powodowanych przez promieniowanie kosmiczne. Dzięki temu, że dane są rozdzielone na różne układy, zniszczenia powodowane przez promieniowanie kosmiczne są ograniczane. Gdy już do nich dojdzie, układ pomocniczy, we współpracy z układami, których dane nie zostały uszkodzone przez promieniowanie, przystępuje do korekty i odzyskania utraconych danych. Komputer nie musi rozpoczynać pracy na nowo, gdy tylko niektóre układy utracą dane, Xu. Co więcej, metoda ta wykrywa i koryguje dane pojawiające się w układzie pomocniczym. Autorzy badań twierdzą, że ich metoda wymaga zaangażowania mniejszej ilości zasobów oraz żadnych lub niewielkich modyfikacji sprzętowych w porównaniu z dotychczasowymi próbami ochrony komputerów kwantowych przed promieniowaniem kosmicznym. W przyszłości chcieliby ją przetestować na chmurze kwantowej IBM-a lub procesorze Sycamore Google'a. Ze szczegółowym opisem metody można zapoznać się na łamach arXiv. « powrót do artykułu

Powierzchnia Marsa jest bez przerwy poddawana działaniu dużych dawek promieniowania kosmicznego, a jego intensywność może wzrastać nawet 50-krotnie w wyniku pojawiania się wysoko energetycznych rozbłysków na Słońcu. Naukowcy holenderskiego Uniwersytetu w Wageningen postanowili sprawdzić, jak w takich warunkach rosną rośliny. Ekolog Wieger Wamelink mówi, że irytuje go przedstawiany w filmach sposób upraw na Marsie. Często pokazują uprawy w szklarniach, ale to nie blokuje promieniowania kosmicznego, stwierdza. Wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne może zmieniać DNA roślin. A trzeba pamiętać, że powierzchnia Marsa nie jest chroniona ani przez atmosferę, ani przez pole magnetyczne, które zapewniają ochronę organizmom żywym na Ziemi. Wamelink wraz z zespołem postanowili odtworzyć warunki panujące na Marsie. Dlatego też wykorzystali promieniowanie gamma, generowane przez radioaktywny kobalt. Co prawda promieniowanie docierające do powierzchni Marsa składa się w różnych typów promieni, w tym alfa i beta, jednak ich uzyskanie jest już znacznie trudniejsze. Cząstki alfa i beta można wytworzyć w akceleratorach i Wamelink z chęcią by któregoś użył, jednak wie, że to nie możliwe. "Musielibyśmy wsadzić rośliny do akceleratora na 2-3 miesiące. Biorąc pod uwagę, jak duże jest zapotrzebowanie na te urządzenia i jakie kolejki chętnych się do nich ustawiają, przeprowadzenie tak długotrwałego eksperymentu nie byłoby możliwe", stwierdza uczony. Holendrzy musieli więc zadowolić się samym promieniowaniem gamma. Rozpoczęli więc pracę z radioaktywnym kobaltem i nasionami żyta i pieprzycy siewnej. Część z nich hodowali w standardowych warunkach panujących na Ziemi, a drugą część w takich samych warunkach z dodatkiem promieniowania gamma. Cztery tygodnie po kiełkowaniu ziaren naukowcy porównali rośliny i stwierdzili, że liście żyta i pieprzycy, które rosły w środowisku pełnym promieni gamma mają nienormalne kształty i kolory. Ponadto żyto hodowane w promieniach gamma było o 48% lżejsze niż żyto z normalnych warunków. W przypadku pieprzycy siewnej okazało się, że rośliny z uprawy z dodanym promieniowaniem są o 32% lżejsze od roślin ze standardowych upraw. Naukowcy przypuszczają, że wszystkie te różnice są wynikiem uszkodzenia DNA i białek roślinnych przez promieniowanie. Badania Holendrów pochwalił Michael Dixon z kanadyjskiego University of Guelph. Należy on do grupy, która ma zamiar w ciągu najbliższych 10 lat założyć eksperymentalną hodowlę jęczmienia na Księżycu. Jednym z pierwszych pytań, na jakie trzeba będzie odpowiedzieć, brzmi, czy rośliny są w stanie przeżyć promieniowanie docierające do Srebrnego Globu. Dixon mówi, że praca uczonych z Wageningen pokazuje, jak olbrzymie trudności może sprawić kolonizacja Marsa. Dodaje, że idealne odtworzenie marsjańskich warunków na Ziemi jest niemożliwe, dlatego ostatecznym testem byłaby eksperymentalna uprawa roślin na Marsie. Dopiero ona pokaże, czy produkcja żywności na Czerwonej Planecie będzie możliwa. « powrót do artykułu

Troje astronomów, poszukując źródeł atomów antyhelu, które zostały zarejestrowane przez Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) znajdujący się na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, wpadło na ślad 14 gwiazd zbudowanych z antymaterii – antygwiazd. Simon Dupourque, Luigi Tibaldo oraz Peter von Ballmoos z Uniwersytetu w Tuluzie znaleźli antygwiazdy w archiwalnych danych Fermi Gamma-ray Telescope. Koncepcja istnienia antygwiazd jest pomysłem kontrowersyjnym, jeśli jednak one istnieją to powinny być widoczne dzięki słabemu sygnałowi promieniowania gamma, który największą moc osiąga przy energii 70 MeV. Sygnał ten pochodzić ma z cząstek materii opadających na gwiazdę i przez nią anihilowanych. Antyhel-4 uzyskano po raz pierwszy w 2011 roku podczas zderzeń cząstek w Relativistic Heavy Ion Collider w Brookhaven National Laboratory. Wówczas naukowcy doszli do wniosku, że jeśli pierwiastek ten zostanie wykryty w przestrzeni kosmicznej, będzie to oznaczało, że pochodzi on z fuzji we wnętrzu antygwiazd. W 2018 roku AMS-02 wykrył w promieniowaniu kosmicznym 8 atomów antyhelu: sześć atomów antyhelu-3 oraz dwa antyhelu-4. Wówczas jednak uznano, że atomy te powstały w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego na materię międzygwiezdną, w wyniku czego powstała antymateria. Jednak kolejne analizy zasiały wątpliwość co do pochodzenia antyhelu. Stwierdzono bowiem, że im więcej nukleonów w jądrze pierwiastka antymaterii, tym trudniej takiemu pierwiastkowi uformować się w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego. Naukowcy obliczyli wówczas, że prawdopodobieństwo, by antyhel-3 powstał w wyniku oddziaływania promieni kosmicznych jest 50-krotnie mniejsze niż powstanie jąder zarejestrowanych przez AMS, a powstanie antyhelu-4 w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego jest aż 105 mniejsze niż jąder, które zarejestrowano na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Po tych badaniach naukowcy skupili się więc na poszukiwaniu źródła antyhelu, w tym w stronę mało wiarygodnie brzmiącego wyjaśnienia, mówiącego, że pierwiastek ten powstał w antygwiazdach. Zgodnie z obowiązującymi teoriami, podczas Wielkiego Wybuchu powinno powstać tyle samo materii i antymaterii. Następnie powinno dojść do ich anihilacji i powstania wszechświata, który będzie pełen promieniowania, a pozbawiony będzie materii. Żyjemy jednak we wszechświecie zdominowanym przez materię, a to oznacza, że podczas Wielkiego Wybuchu musiało powstać więcej materii niż antymaterii. Problem ten wciąż stanowi nierozwiązaną zagadkę. Większość naukowców od dekad twierdzi, że obecnie we wszechświecie antymateria niemal nie występuje, z wyjątkiem niewielkich ilości powstających w wyniku zderzeń materii, mówi Tibaldo. Jednak odkrycie antyhelu w przestrzeni kosmicznej może podważać to przekonanie. Może bowiem oznaczać, że istnieją antygwiazdy. Wspomnianych 14 potencjalnych antygwiazd zostało zidentyfikowanych w katalogu obejmującym 5878 źródeł promieniowania gamma zarejestrowanych w ciągu 10 lat przez Fermi Gamma-ray Telescope. Na podstawie tych danych Dupourque, Tibaldo i von Ballmoos wyliczyli pewne cechy, które powinny mieć antygwiazdy obecne w Drodze Mlecznej. Naukowcy stwierdzają, że jeśli antygwiazdy utworzył się w dysku galaktyki obok zwyczajnych gwiazd, to powinna istnieć 1 antygwiazda na 400 000 zwykłych gwiazd. Jeśli jednak antygwiazdy są gwiazdami pierwotnymi i powstały we wczesnym wszechświecie w czasie, gdy Droga Mleczna dopiero się tworzyła, co oznacza, że znajdują się w najstarszych regionach naszej galaktyki – w galaktycznym halo – to mogą stanowić nawet 20% wszystkich gwiazd. Jeśli przyjmiemy, że antymateria została uwięziona w antygwiazdach, to mamy tutaj prawdopodobne wyjaśnienie, dlaczego nie doszło do anihilacji. Szczególnie, jeśli antygwiazdy istnieją w regionach, gdzie zwykła materia występuje rzadko, w takich jak galaktyczne halo, mówi von Ballmoos. Oczywiście trzeba też przyjąć, że zarejestrowanych 14 kandydatów na antygwiazdy to coś zupełnie innego. Dlatego też Dupourque, Tibaldo i von Ballmoos sugerują, że następnym krokiem badań może być sprawdzenie, czy tych 14 źródeł emituje też sygnały w innych zakresach, które mogłyby świadczyć o tym, że są to np. aktywne jądra galaktyk czy pulsary. Autorzy badań opublikowali ich wyniki na łamach Physical Review D. « powrót do artykułu

Włosko-amerykański zespół kierowany przez Francesco Giggi z Uniwersytetu w Katanii, stworzył pełnowymiarowy tomograf mionowy, który pozwala skanować kontenery morskie pod kątem obecności w nich materiałów rozszczepialnych. Naukowcy wykorzystali dwie warstwy wykrywaczy mionów oraz wyspecjalizowany algorytm, który stworzył trójwymiarowy obraz ukrytego w kontenerze niewielkiego ołowianego pojemnika. Wiele towarów jest przewożonych po całym świecie w kontenerach. Jako, że są one duże, a przez porty przewija się ich ogromna liczba, bardzo łatwo ukryć w nich niewielki przedmiot. Ekspertów ds. bezpieczeństwa coraz bardziej martwi niebezpieczeństwo przemycenia tą drogą materiałów rozszczepialnych. W związku z tym istnieje potrzeba stworzenia technologii, która pozwoli na szybkie i wiarygodne skanowanie kontenerów, bez zakłócania przepływu towarów. Jedną z najbardziej obiecujących możliwości jest wykorzystanie naturalnych mionów docierających do powierzchni Ziemi. Powstają one, gdy wysokoenergetyczne promieniowanie kosmiczne zderza się z molekułami w górnych warstwach atmosfery. Gdy miony trafiają na gęstą materię, jak uran, rozpraszają się na niej i są absorbowane w charakterystyczny sposób, zależy od liczby atomowej pierwiastka, z którego zrobiony jest dany materiał. Miony badane są od 90 lat, a naukowcy sporo wiedzą o ich energiach, przepływach czy rozkładzie. Porównując informacje o mionach uzyskane przed i po zetknięciu się ich z badanym materiałem, można określić jego skład i pozycję. Technikę taką wykorzystuje się w coraz większej liczbie zastosowań. W 2017 roku dzięki nim znaleziono wielką komorę w egipskiej piramidzie. Wykorzystanie mionów jest bardzo kuszące, gdyż równomiernie docierają one do powierzchni planety. Ponadto penetrują gęste materiały lepiej niż inne techniki obrazowania, w tym promienie rentgenowskie. Ujemną cechą mionów jest to, że ich przepływ jest dość niski, zatem skanowanie za pomocą współczesnych technologii trwa długo. Riggi i jego zespół połączyli kilka technik, dzięki którym poradzili sobie z niewielkim przepływem mionów i stworzyli pełnoskalowy tomograf. Ich urządzenie składa się z wielu warstw detektorów mionów bazujących na scyntylatorze. Detektory umieszczone są nad i pod badanym przedmiotem. Algorytm otrzymuje informacje, jakie cechy miały miony zanim trafiły na skanowany kontener i jaki miały po wyjściu z niego. Na tej podstawie oblicza trajektorie mionów i szacuje, w którym miejscu najbardziej zbliżyły się do atomów o ciężkich jądrach. Z tych informacji tworzony jest obraz 3D o gęstym materialne znajdującym się w skanowanym obszarze. Wspomniany tomograf mionowy pozwala na umieszczenie w nim obiektu o powierzchni 18 m2 i jest w stanie odnaleźć i określić pozycję przedmiotu o boku ok. 20 cm znajdującego się w takim kontenerze. Naukowcy zapewniają, że po skróceniu czasu pracy skanera może stać się on standardowym wyposażeniem terminali portowych na całym świecie. « powrót do artykułu

Gdy przypatrzymy się strukturze nici DNA czy RNA zauważymy, że zawsze są one skręcone w prawo. Nigdy w lewo. Z biologicznego czy chemicznego punktu widzenia nie ma żadnego powodu, dla którego we wszystkich formach życia widać taką regułę. Wszystkie znane reakcje chemiczne powodują powstanie molekuł skręconych zarówno w prawo, jak i w lewo. Ta symetria jest czymś powszechnym. Nie ma też żadnego powodu, dla którego skręcone w lewo DNA miałoby być w czymkolwiek gorsze, od tego skręconego w prawo. A jednak nie istnieje lewoskrętne DNA. To tajemnica, która wymaga wyjaśnienia. Wielu naukowców sądzi, że taka struktura DNA i RNA pojawiła się przez przypadek, że skręcony w prawo genom był może nieco częstszy i w toku ewolucji wyparł ten skręcony w lewo. Naukowcy od ponad 100 lat zastanawiają się nad tym problemem. Niedawno na łamach Astrophysical Journal Letters ukazała się interesująca teoria, której autorzy twierdzą, że o takim, a nie innym kształcie genomu zadecydował... kosmos. Ich praca wskazuje na wpływ czynnika, który zdecydował o kierunku skręcenia genomu, a którego nie braliśmy dotychczas pod uwagę. Wydaje się to bardzo dobrym wytłumaczeniem, mówi Dimitar Sasselov, astronom z Harvard University i dyrektor Origins of Life Initiative. Twórcami nowej niezwykle interesującej hipotezy są Noemie Globus, astrofizyk wysokich energii z New York University i Center For Computational Astrophysics na Flatiron Institure oraz Roger Blandford, były dyrektor Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology na Uniwersytecie Stanforda. Oboje spotkali się w 2018 roku i w miarę, jak dyskutowali różne kwestie, zwrócili uwagę, że promieniowanie kosmiczne ma podobną prawostronną preferencję jak DNA. Takie wydarzenia jak rozpad cząstek zwykle nie wykazują preferencji, przebiegają równie często w prawo, jak i w lewo. Jednak rzadkim wyjątkiem od reguły są tutaj piony. Rozpad naładowanych pionów odbywa się według oddziaływań słabych. To jedyne oddziaływanie podstawowe o znanej asymetrii. Gdy piony uderzają w atmosferę, rozpadają się, tworząc cały deszcz cząstek, w tym mionów. Wszystkie miony mają tę samą polaryzację, która powoduje, że z nieco większym prawdopodobieństwem jonizują jądra atomów w genomie skręconym w prawo. Pierwsze ziemskie organizmy, które prawdopodobnie były czymś niewiele więcej niż nagim materiałem genetycznym, zapewne występowały w dwóch odmianach. Z genomem skręconym w lewo lub w prawo. Globus i Blandford wyliczyli, że w sytuacji promieniowania kosmicznego skręcającego w prawo, cząstki uderzające w ziemię z nieco większym prawdopodobieństwem wybijały elektron z genomu skręconego w prawo niż w lewo. Miliony czy miliardy cząstek promieniowania kosmicznego były potrzebne, by wybić jeden elektron z jednego genomu. Ale ta minimalna przewaga mogła wystarczyć. Wybicie elektronu prowadziło do mutacji. Zatem promieniowanie kosmiczne było dodatkowym czynnikiem wymuszającym ewolucję. Dzięki niemu genom skręcony w prawo rozwijał się nieco szybciej. Z czasem zyskał przewagę konkurencyjną nad genomem skręconym w lewo. Uczeni nie chcą jednak poprzestać na hipotezie. Pani Globus skontaktowała się z Davidem Deamerem, biologiem i inżynierem z University of California w Santa Cruz. Ten podpowiedział jej, że najprostszym testem, jaki przychodzi mu do głowy, będzie wykorzystanie standardowego testu Amesa. To metoda diagnostyczna sprawdzająca siłę oddziaływania mutagenu na bakterie. Deamer zaproponował, by zamiast poddawać bakterie działaniu związku chemicznego, zacząć je bombardować mionami i sprawdzić, czy wywoła to u nich przyspieszone mutacje. Jeśli eksperyment się powiedzie i pod wpływem mionów DNA bakterii będzie ulegało szybszym mutacjom, będzie do bardzo silne poparcie dla hipotezy Globus i Blandforda. Nie wyjaśni to jednak, dlaczego w ogóle pojawił się materiał genetyczny skręcony w lewo lub w prawo. To będzie bardzo trudny element do udowodnienia. Jeśli jednak ta hipoteza zyska potwierdzenie, będziemy mieli jeszcze jeden, niezwykle interesujący, mechanizm ewolucyjny, mówi Jason Dworkin, astrobiolog z Goddard Space Flight Center. « powrót do artykułu

IceCube, zanurzone w lodach Antarktydy obserwatorium neutrin, zidentyfikowało cztery galaktyki jako źródła promieniowania kosmicznego. Autorzy najnowszych badań przeanalizowali dane zebrane podczas 10-letniej pracy IceCube Neutrino Observatory i dzięki temu dokonali najdokładniejszej w historii identyfikacji źródeł promieniowania kosmicznego. Naukowcy sądzą, że galaktyki te emitują również olbrzymie ilości neutrin. Promieniowanie kosmiczne to wysokoenergetyczne cząstki, które pochodzą spoza Układu Słonecznego. Uważa się, że powstają one w wyniku bardzo gwałtownych procesów, zdolnych do przyspieszania cząstek niemal do prędkości światła. Jednak określenie ich źródła jest niezwykle trudne, ze względu na istnienie w przestrzeni kosmicznej pól magnetycznych, które zmieniają trajektorię cząstek. Rozwiązaniem problemu jest badanie neutrin, gdyż powinny one powstawać w tych samych miejscach co promieniowanie kosmiczne, ale pola magnetyczne nie wpływają na trajektorię ich lotu. IceCube wykorzystuje tysiące fotopowielaczy zawieszonych na długich linach. Cała konstrukcja zajmuje 1 km3 i znajduje się lodzie Antarktydy. Od czasu do czasu neutrino minowe zderza się z atomem w lodzie. W wynku tego powstaje mion, który emituje promieniowanie Czerenkowa. Promieniowanie to wykrywają fotopowielacze. jednak określenie źródła pochodzenia neutrina jest proste, gdyż IceCube wyłapuje też sygnały z mionów i neutrin mionowych powstających w atmosferze w wyniku oddziaływania promieniowania kosmicznego. To tworzy silny szum tła i utrudnia obserwacje. Jednak dzięki nowym technikom analizy udało się coś, co dotychczas było niemożliwe. Przetworzono wszystkie dane z lat 2008–2018 i na ich podstawie określono najbardziej prawdopodobne źródła promieniowania kosmicznego. Badania ujawniły, że najważniejszym źródłem neutrin i promieniowania kosmicznego jest prawdopodobnie galaktyka NGC 1068. W tym przypadku prawdopodobieństwo statystyczne wynosi 2,9 sigma. Pozostałe galaktyki to TXS 0506 + 056, PKS 1424 + 240 oraz GB6 J1542 +6129. Wszystkie cztery zidentyfikowane źródła łącznie charakteryzuje prawdopodobieństwo rzędu 3,3 sigma. To oczywiście zbyt mało, by mówić o odkryciu, za które uznaje się prawdopodobieństwo 5 sigma. Jednak to najsilniejszy dowód, że źródłem promieniownia kosmicznego są te, a nie inne galaktyki. Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach Physical Review Letters. « powrót do artykułu