Среди научных новостей недели:
- Солнце в вакууме — китайский токамак смог 15 минут продержать плазму
- Помогает ли нам молоко заснуть?
- Вороны, которые умеют ценить орудия труда
Термоядерное солнце токамака
На пути к управляемому термоядерному синтезу сделан еще один, и очень важный, шаг.
Как сообщили ученые из Института физики плазмы при Академии наук КНР, им удалось разогреть плазму на установке EAST (Экспериментальный усовершенствованный сверхпроводящий токамак) до 120 млн градусов по Цельсию и удерживать ее в таком состоянии 1056 секунд, с лихвой побив прошлый рекорд в 390 секунд, установленный французами на их собственном токамаке в 2003 году.
Зачем нам нужно знать про эти короткие мгновения и фантастические температуры? Да потому, что ядерный синтез в токамаке — это буквально космический процесс, который воспроизводит то, что творится в сердце звезды, а там под воздействием запредельного давления и температур происходит слияние атомных ядер, в результате чего получаются новые элементы.
В случае с так называемыми звездами главной последовательности, их главным и единственным источником энергии является водород, ядра которого в процессе реакции термоядерного синтеза сливаются и образуют гелий. Но поскольку каждое ядро гелия по массе меньше, чем четыре ядра водорода, из которого оно получается, то избыток энергии в строгом соответствии с законами физики выделяется в виде света и тепла.
Объемы вырабатывающейся при этом энергии огромны, их буквально хватает на то, чтобы зажигать звезды. Не удивительно, что ученые мечтают взять такой процесс под контроль в домашних, так сказать, условиях.
- Эксперимент в Великобритании может преодолеть препятствие для термоядерного синтеза
- «Спутник, водка, токамак». Во Франции начали строить искусственное солнце
- Ручное солнце. Когда термоядерные реакторы станут реальностью
Существуют различные технологии воссоздания процесса ядерного синтеза, и одной из них как раз является токамак — тороидальная камера с магнитными катушками, разработанная и созданная советскими учеными еще в начале 1950-х годов.
Плазма в токамаке удерживается специально создаваемым комбинированным магнитным полем, поскольку никакой материал не способен выдержать температуры, возникающие при термоядерном синтезе. А главной особенностью токамака является использование электрического тока, протекающего по плазменному шнуру, который и обеспечивает разогрев плазмы и удержание равновесия плазменного шнура в вакуумной камере.
Сохранение стабильности разогретой до звездных температур плазмы и является сейчас главной задачей, поскольку только так можно «приручить» процесс синтеза.
Ранее на токамаке EAST уже была достигнута и поддерживалась в течение 20 секунд температура в 160 млн градусов по Цельсию (для примера, температура солнечного ядра — «всего» 15 млн градусов, но там и давление куда выше). И вот теперь — настоящий прорыв: плазменный шнур не срывался больше 15 минут!
Правда, ученые не перестают повторять, что до по-настоящему управляемого и главное — применимого на практие термоядерного синтеза еще очень далеко, и пока что реактор потребляет куда больше энергии, чем способен дать. И тем не менее, тот факт, что китайским экспериментаторам удалось так заметно увеличить время поддержания плазмы, говорит о том, что управляемый термоядерный синтез — это уже не вопрос «если», но «когда».
С молоком или без — как лучше засыпать?
Помните фразу Буратино, попавшего в пруд к лягушкам: «все мальчики и девочки напились молока, спят в теплых кроватках, один я сижу на мокром листе». В самом деле, многие поколения детей в разных странах мира на сон грядущий выпивали кружечку теплого молока, потому что считалось, что это и полезно, и быстрее усыпляет (даже если потом среди ночи приспичит в уборную). Но есть ли какие-то научные подтверждения тому, что после молока легче заснуть? И да, и нет.
- Молоко и его заменители: что полезно, что вредно
- Как молоко прокралось в наш ежедневный рацион
- Медицинские мифы. Молоко налаживает пищеварение?
«Одна из причин, почему теплое молоко действует усыпляюще, кроется в том, что оно навевает приятные воспоминания о людях, которые давали вам молоко перед сном, когда вы были маленьким», — говорит калифорнийский психолог и специалист по вопросам сна Майкл Бреус, написавший на эту тему не одну книгу. По его словам, такие успокаивающие ассоциации помогают снизить перед сном тревожные ощущения.
На молекулярном уровне ко сну вас может подталкивать содержащийся в молоке триптофан, или ароматическая альфа-аминокислота, которую люди сами вырабатывать не могут, поэтому получают ее в различных продуктах, таких как яйца, рыба, соя и молоко. В организме триптофан превращается, в частности, в серотонин, который, в свою очередь, трансформируется в гормон мелатонин, регулирующий наши циркадные циклы. Иными словами, в мифе о том, что после рождественского ужина с индейкой всегда хочется вздремнуть, есть доля правды, потому что индейка тоже богата триптофаном.
Однако в реальности, как говорит Бреус, чтобы почувствовать триптофановый «приход», нужно выпить почти 8 литров молока, но тогда вы едва ли заснете, потому что вам будет очень-очень плохо. Не говоря уже о том, что вы более чем в два раза превысите необходимую дневную норму калорий.
С мнением Бреуса о том, что усыпляющие возможности триптофана весьма ограничены, согласны специалисты-диетологи из Южно-китайского технологического университета в Гуаньчжоу Линь Чжэн и Моумин Чжао, которые наглядно продемонстрировали на мышах, что зевать после стакана молока заставляет совсем другой компонент этого напитка — триптический гидролизат казеина (CTH), содержащий сотни цепочек аминокислот, или пептидов.
Эти пептиды воздействуют на рецептор мозга под названием GABA-A, который перекрывает нервные сигналы, способствуя быстрому засыпанию и глубокому сну с минимальными нарушениями.
«Мы обнаружили, что пептиды в CTH могут значительно увеличивать продолжительность сна у мышей, — отмечают в своей работе ученые.
Что же касается утверждения о том, что молоко должно быть обязательно теплым, то, как говорят ученые, нет никаких указаний на то, что для достижения нужного психологического или физиологического эффекта напиток обязательно нужно подогреть.
Скорее, полагают авторы исследования, теплое или даже горячее молоко немного поднимает нашу температуру, усиливает кровообращение и помогает телу расслабиться.
Может ли труд сделать из ворона человека?
Инструмент инструменту рознь. Хороший мастер всегда знает цену качественному орудию труда и будет бережно с ним обращаться.
В этом смысле новокаледонские вороны (Corvus moneduloides) мало чем отличаются от людей (недаром на примере этих умных птиц специалисты любят проверять свои теории об эволюции использования орудий труда и долгосрочного планирования у животных).
Эти смышленые вороны не только умеют использовать найденные ими предметы в качестве полезных инструментов, но еще и сами могут создать нужное орудие из различных подручных материалов, от которых по отдельности нет никакой пользы.
В дикой природе они находят веточки, которые умело просовывают клювом в щели в коре деревьев, где прячутся вкусные личинки. Растревоженные насекомые инстинктивно вцепляются в веточки, и птицы вытаскивают их из укрытия. Однако беда в том, что когда птицы приступают к трапезе, им приходится вынимать веточки из клюва, и тогда полезное орудие может упасть на землю, потеряться или, хуже того, его могут стащить!
В ходе экспериментов с 27 дикими птицами им предлагали на выбор разные веточки, и вороны неизменно предпочитали более удобные, загибающиеся на конце крючком.
«Орудия с крючком труднее найти, но при этом они намного эффективнее, — объясняет они из авторов исследования, эколог Кристиан Руц из Сент-Эндрюсского университета в Шотландии. — С помощью таких орудий вороны могут извлекать личинок в 10 раз быстрее, чем обычными палочками».
Для хранения таких ценных инструментов птицы намного чаще пользовались самыми надежными сейфами, имевшимися в их распоряжении, — дуплами.
«Мы были поражены, когда увидели, что вороны куда бережнее обращаются с наиболее удобными инструментами, которым к тому же сложнее всего найти замену, — отмечает другой автор исследования, этолог из Сент-Эндрюсского университета Джеймс Сент-Клер. — Это свидетельствует о том, что у этих птиц есть некая концепция относительной ценности разных типов инструментов».
А учитывая, что врановые, в том числе и новокаледонские вороны, демонстрируют неплохие способности к планированию, ничто не мешает им наделять предметы определенной ценность.
По словам ученых, умственные способности птиц долгое время ставились под сомнение в силу маленького размера их мозга, однако, как показывают исследования физиологов, размер с легкостью компенсируется плотностью нейронов.
К тому же исследователи, изучающие поведение этих самых близких из ныне живущих родственников динозавров, постоянно открывают у них все новые удивительные способности, многие из которых, такие как умение владеть собой, раньше приписывали только человеку. Что лишний раз наглядно демонстрирует, что такая сложная штука, как разум, не появилась в одночасье вместе с человеком.
