Физики обнаружили поведение сверхпроводников при температурах, которые раньше считались «невозможными»

Учёные обнаружили ключевой процесс, необходимый для сверхпроводимости, возникающей при более высоких температурах, чем считалось ранее. Это может стать небольшим, но значительным шагом в поисках одного из «святых Граалей» физики — сверхпроводника, работающего при комнатной температуре.

Открытие, сделанное в маловероятном для этого материале – в электрическом изоляторе — показывает, что электроны объединяются в пары при температуре до минус 123°С.

Пока что физики озадачены тем, почему это происходит. Но понимание этого может помочь им найти комнатно-температурные сверхпроводники. Свои выводы исследователи опубликовали 15 августа в журнале Science.

«Электронные пары говорят нам, что они готовы стать сверхпроводящими, но что-то их останавливает, — сказал в своём заявлении соавтор работы Ке-Джун Сюй, аспирант факультета прикладной физики Стэнфордского университета. — Если нам удастся найти новый метод синхронизации пар, мы сможем применить его для создания более высокотемпературных сверхпроводников».

Сверхпроводимость возникает из-за пульсаций, остающихся в волнах электронов при их движении через материал. При достаточно низких температурах эти пульсации притягивают атомные ядра друг к другу, вызывая небольшое смещение заряда, которое притягивает второй электрон к первому.

В норме два отрицательных заряда должны отталкиваться друг от друга. Но вместо этого происходит нечто странное: электроны связываются вместе в куперовскую пару.

Простой гидрогелевый «мозг» демонстрирует игру в понг — он учится и совершенствуется с течением времени

Исследователи из Университета Рединга (Великобритания) успешно продемонстрировали ограниченное «обучаемое» поведение простого электроактивного полимера (ЭАП) гидрогеля при взаимодействии с электродным массивом. Согласно исследовательской работе, первоначально опубликованной в журнале Cell Reports Physical Science и подробно освещённой (включая видео) сайтом ScienceAlert, это было продемонстрировано, когда система управления гелем EAP играла в адаптированную версию классической видеоигры Pong. Более того, система управления гелем EAP или «мозг», казалось, достигала пика своих способностей в игре Pong примерно через двадцать минут.

Как же это произошло и что это значит? Хотя система управления гелем EAP, конечно, ничем не напоминает сознательную жизнь, она всё же демонстрирует эмерджентную способность, для которой материал не был предназначен. Как объясняет инженер Винсент Стронг из Университета Рединга, «скорость, с которой гидрогель разбухает, намного превышает время, необходимое для его набухания, а это значит, что на следующее движение ионов влияет их предыдущее движение, что похоже на возникновение памяти. Дальнейшая перегруппировка ионов внутри гидрогеля основана на предыдущих перегруппировках внутри гидрогеля, начиная с того момента, когда он был впервые изготовлен и имел однородное распределение ионов».

В сущности, это доказывает, что гидрогели EAP имеют гораздо больше перспектив, чем можно было бы предположить по их нынешнему типичному использованию. Как объясняет Йошикацу Хаяши, инженер-биомедик из Университета Рединга, «наше исследование показывает, что даже очень простые материалы могут демонстрировать сложное адаптивное поведение, обычно присущее живым системам или сложным ИИ. Это открывает захватывающие возможности для разработки новых типов “умных” материалов, которые могут обучаться и адаптироваться к окружающей среде».

Найден «белок святого Грааля», восстанавливающий ДНК и в перспективе способный стать вакциной против рака

Учёные открыли белок, способный напрямую предотвращать повреждения ДНК. Более того, в новом исследовании показано, что он способен работать в режиме «plug-and-play», и теоретически может встраиваться в любой организм, что делает его перспективным кандидатом на создание вакцины против рака.

Белок C, отвечающий на повреждение ДНК (DdrC), был обнаружен в маленькой выносливой бактерии под названием Deinococcus radiodurans. DdrC, по-видимому, очень эффективно обнаруживает повреждения ДНК, останавливает их и предупреждает клетку о начале процесса восстановления.

Но лучшей особенностью DdrC может быть то, что он довольно самостоятелен и выполняет свою работу без помощи других белков.

Ген DdrC можно сравнительно легко перенести практически в любой другой организм, чтобы улучшить систему репарации ДНК, как обнаружили исследователи из Западного университета в Канаде, внедрив его в обыкновенную скучную кишечную палочку.

«К нашему огромному удивлению, он сделал бактерию в 40 раз более устойчивой к повреждению ультрафиолетовым излучением», — говорит биохимик Роберт Сабла, первый автор новой работы.

«Похоже, это редкий пример, когда у вас есть один белок, способный выполнять свою задачу в автономном режиме».

Неконтролируемое повреждение ДНК может привести к целому ряду заболеваний. Например, ультрафиолетовое излучение может повредить ДНК клеток кожи, что повышает вероятность развития рака кожи. Возможность предотвратить или даже обратить вспять это повреждение может спасти жизнь.

«Способность перестраивать, редактировать и манипулировать ДНК особыми способами — это святой Грааль в биотехнологии», — говорит Сабла.

«Что, если бы у вас была сканирующая система, такая как DdrC, которая патрулировала бы ваши клетки и нейтрализовала повреждения, когда они происходят? Это могло бы стать основой для потенциальной вакцины против рака».

Новый эксперимент приближает квантовый интернет ещё на шаг ближе к реальности

Идея квантового интернета обладает огромным потенциалом, однако подключение его к обычному старому интернету сопряжено с определёнными трудностями.

Теперь новое исследование намекает на то, как можно объединить существующие и будущие сети.

Эксперимент, проведённый исследователями из Ганноверского университета Лейбница в Германии, показывает, как квантовая информация и классические 1 и 0 обычных данных могут быть переданы по одному и тому же оптическому волокну.

Потенциально это означает создание интернета, практически защищённого от взлома, и возможность использования существующей инфраструктуры для соединения нескольких квантовых компьютеров в сети, которые в один прекрасный день могут стать уникальным средством обработки данных, способным решить непреодолимые в других случаях вычислительные задачи.

Квантовая связь требует, чтобы тесно связанные волны света передавались изолированно, чтобы защитить их тонкую запутанную связь, а значит, их нужно передавать отдельно от обычных световых волн, несущих данные. Это затрудняет передачу всех данных по одной трубе.

«Чтобы сделать квантовый интернет реальностью, нам нужно передавать запутанные фотоны по оптоволоконным сетям, — говорит физик Майкл Куес из Ганноверского университета Лейбница. — Мы также хотим продолжать использовать оптическое волокно для обычной передачи данных».

«Наше исследование — важный шаг к объединению обычного интернета с квантовым».

Команда использовала специально разработанное устройство, чтобы применить так называемую технику серродина, которая сдвигает фазу сигналов в оптическом волокне, чтобы поместить квантовые и классические данные в один и тот же частотный канал.

Однако это происходит таким образом, что потоки данных не мешают друг другу, сохраняя запутанное состояние квантового потока. На другом конце сети потоки можно снова разделить, чтобы отправлять и получать данные обоих типов — гибридный подход к коммуникациям.

Клипер НАСА Europa Clipper получил комплект сверхбольших солнечных батарей

Космический аппарат НАСА Europa Clipper был недавно оснащён комплектом огромных солнечных батарей в Космическом центре имени Кеннеди во Флориде. Каждый из них длиной около 14 м и высотой около 4 м — это самые большие солнечные батареи, когда-либо разработанные NASA для планетарных миссий. Они должны быть большими, чтобы впитать как можно больше солнечного света во время исследования космическим аппаратом луны Юпитера — Европы, которая находится в пять раз дальше от Солнца, чем Земля.

Массивы были сложены и прикреплены к основному корпусу космического корабля для запуска, но когда они будут развёрнуты в космосе, Europa Clipper размахнётся более чем на 30 м — на несколько метров длиннее профессиональной баскетбольной площадки. «Крылья», как их называют инженеры, настолько велики, что их можно открывать только по одному в чистой комнате Центра обслуживания опасных нагрузок Кеннеди, где команды готовят космический корабль к периоду запуска, который откроется 10 октября.