Опыт Галилея повторили с одним атомом, который падал и не падал одновременно

Физики из Университета Бен-Гуриона в Негеве с коллегами из Оксфорда и Ульма впервые напрямую измерили квантовую фазу свободно падающего объекта. Волну одного атома рубидия расщепили надвое: одну половину удержали на месте магнитным полем, вторую отпустили падать, потом снова свели. Среди соавторов 95-летний Роджер Пенроуз. Работа опубликована 2 сентября в Science Advances.

Атомный интерферометр ведёт атом по двум путям сразу и на выходе складывает их: по картине сложения видно, что происходило на каждом пути. Гравитацию так измеряют с 1991 года, но раньше оба пути падали вместе и различались только скоростью. Здесь одна половина атома висела, а вторая летела вниз. Два шара Галилея, только шар один.

Падение длилось до 2,4 миллисекунды, половины расходились максимум на 7,5 микрометра. Разность фаз между ними дошла до 80 радиан, это около 13 полных колебаний картины. Теория предсказывает, что фаза растёт как куб времени падения, и измерение совпало с ней с точностью около 2,5 %.

Это не квантовая гравитация и не её проверка. Опыт показывает, что принцип эквивалентности Эйнштейна, из-за которого все тела падают одинаково, работает и для объекта в суперпозиции. А вот гипотезу самого Пенроуза о том, что гравитация разрушает суперпозицию тяжёлых тел, прибор пока проверить не может: нужны объекты во много миллионов раз массивнее атома. Следующим шагом команда называет нанокристаллы алмаза.

Белая комната о Галилее и Эйнштейне

У Сатурна на южном полюсе появился десятиугольник

Хаббл подтвердил вокруг южного полюса Сатурна правильную десятиугольную фигуру из облаков. Первыми её заметили астрономы-любители Тревор Барри и Жан-Поль Оже в 2024 году, потом структуру нашли в архивных снимках Хаббла за 2023-й. Работа команды Агустина Санчес-Лавеги из Университета Страны Басков с коллегами из NASA и Беркли вышла 2 сентября в Science Advances.

На северном полюсе Сатурна давно живёт похожая фигура: шестиугольник, который увидел ещё «Вояджер» в 1980 году и который с тех пор на месте при каждой проверке. Южный аналог искали десятилетиями и не находили. «Кассини», работавший у планеты с 2004 по 2017 год, ничего подобного не видел. Судя по всему, десятиугольник возник между 2017 и 2023 годами, когда южный полюс был отвёрнут от Земли.

Это не объект, а волна. Под ней идёт струйное течение со скоростью около 420 километров в час, а сам рисунок ползёт по кругу примерно по 10 километров в час, то есть почти стоит. Лежит он на шестидесятом градусе южной широты, ближе к экватору, чем северный шестиугольник, и уходит вглубь атмосферы через несколько слоёв, а не рисуется по верхушкам облаков.

Почему у планет вообще получаются такие правильные многоугольники, никто до сих пор не знает. Почему здесь десять углов, а не шесть, тоже: Санчес-Лавега перечисляет варианты от широты и ветров до соседнего вихря шириной четыре тысячи километров. Зато впервые можно смотреть, как такая фигура складывается: северный шестиугольник застали готовым, а этот на глазах крепнет. В южном полушарии начинается весна, солнца становится больше, и что будет с рисунком дальше, никто не берётся сказать.

Белая комната о геометрии планет

«Американский гепард» оказался пумой, которая ловила лосося

Палеогенетики из Калифорнийского университета в Санта-Крузе прочитали первые полные геномы Miracinonyx trumani, вымершей кошки, которую полвека звали «американским гепардом» за длинные ноги и поджарое тело. Родня оказалась другая: это сестринский вид пумы, разошедшийся с ней около 2,6 миллиона лет назад. С гепардом её роднит только силуэт. Работа Молли Кассатт-Джонстон и Бет Шапиро вышла 4 сентября в Current Biology.

Конвергенция это когда неродственные животные приходят к одной форме, потому что решают одну задачу: открытая равнина и быстрая добыча лепят бегуна из любой кошки. По этому силуэту и считали, что Miracinonyx гоняла вилорогов, как гепард газелей.

Геномы получили из четырёх находок: одна из пещеры в Вайоминге, три с Юкона возрастом около 30 тысяч лет. Юконские отодвинули известный ареал вида на 20 градусов широты к северу, в Арктику. И ели там не вилорогов: доля тяжёлого азота в костях примерно на шесть промилле выше, чем у других хищников региона, а такой сдвиг даёт рыба, идущая из океана в реки. Заодно у вида отключён ген рецептора кислого вкуса, у кошачьих такое видят впервые.

Четыре особи это мало, а рыбная диета выведена из изотопов, а не из содержимого желудков, так что «ловила лосося» пока лучшее объяснение, а не наблюдение. Зато геномы ответили, почему вид исчез: ни близкородственного скрещивания, ни резкого обвала численности, только медленный спад разнообразия от раннего плейстоцена к позднему. Кошка, умевшая жить и в прериях, и на арктических реках, просто слишком долго беднела.

Белая комната о кошках ледникового периода

Фермент из лесной почвы ест биопластик и заодно разрушает пенициллин

Биологи Университета Констанца закопали в лесную почву плёнки биопластика и через год достали то, что осталось. В микробном сообществе нашёлся фермент, разбирающий такой пластик на кирпичики. Когда его проверили отдельно, открылась вторая способность: тот же фермент разрезает пенициллин. Работа вышла 2 сентября в The ISME Journal.

Фермент назвали LCPH1, а прозвали «пакманом»: у него необычно широкий и открытый активный центр, то есть пасть, куда влезает и длинная полиэфирная цепь, и молекула антибиотика. Сидит он снаружи клетки, заякорённый в мембране, и потому работает прямо на границе с внешней средой.

Цифры такие. Биопластик (длинноцепочечные полиэфиры, их варят в том же университете, в химической лаборатории Штефана Мекинга) разложился в почве полностью за 250–330 дней. Целлюлоза для сравнения уходит примерно за 80 дней. Обычный полиэтилен не поддался вовсе: в углекислый газ ушло не больше трёх процентов углерода. А пенициллин в пробирке исчезал за сутки.

Отсюда неприятный поворот. Давно замечено, что микробы, живущие на пластиковом мусоре, носят непропорционально много генов устойчивости к антибиотикам, и внятного объяснения этому не было. Фермент вроде LCPH1 даёт бактерии сразу две выгоды: еду из пластика и защиту от антибиотика. Осторожность тут нужна: пенициллин фермент режет в пробирке, а спасает ли он живую бактерию в почве, никто пока не показал. Да и полевой опыт, как оговариваются авторы, пришёлся на засушливые годы, а нехватка воды тормозит разложение сильнее всего остального.

Белая комната о жизни на пластике

По смеху шимпанзе можно понять, откуда он родом

Записи смеха, хныканья и хрюканья молодых шимпанзе из двух мест Африки удалось развести по группам с точностью до 97 процентов: алгоритм угадывает популяцию, просто послушав звук. Причём у подростков различие выражено сильнее, чем у малышей, то есть «акцент» не даётся при рождении, а нарастает. Работа Кассандры Жирагосян из Лондонского университета королевы Марии вышла 2 сентября в PLOS One.

Считалось, что голосовой репертуар обезьян жёстко зашит генетикой: набор звуков у вида один и на всю жизнь. Диалекты у птиц и китов известны давно, а у приматов их толком не находили.

Взяли 30 детёнышей и подростков: 17 из замбийского приюта Чимфунши и 13 из дикой популяции в танзанийском парке Гомбе. Из 1691 записи выделили 11 225 отдельных звуков. Хныканье разошлось по популяциям на 97,6 процента, смех на 96,8, хрюканье на 89,7. У подростков точность выше, чем у младенцев.

Осторожность тут обязательна. Тридцать животных это мало, подростков среди них всего десять. Чимфунши это приют, где живут спасённые обезьяны разного происхождения, а Гомбе дикий лес, так что площадки различаются не только «культурой», но и биографией зверей, и самим лесом. Записи вдобавок делались разной аппаратурой, хотя авторы этот довод разбирают и показывают, что техникой картину не объяснить. И главное, о чём они предупреждают сами: это не язык. Ни грамматики, ни словаря здесь нет, речь только о том, что голос у молодых обезьян продолжает меняться, пока они растут.

Белая комната о голосах приматов

Люди и орех Бетель (Píper bétle) за 12 тысяч лет до первого пива

В зубной ткани двух охотников-собирателей с индонезийского острова Сулавеси нашли арекалин, действующее вещество ореха бетеля. Старшему из них от 25 до 16 тысяч лет. До сих пор древнейшим следом психоактивного вещества считалось ячменное пиво из Израиля возрастом около 13 тысяч лет, а сам бетель полагали привычкой не старше трёх с половиной тысячелетий. Работа команды Адама Брумма из Университета Гриффита вышла 9 сентября в Science Advances.

Заметили по зубам. У обоих редкий рисунок износа: глубокие округлые бороздки, какие оставляет привычка часами держать во рту целый твёрдый орех. Биохимия подтвердила догадку, найдя арекалин в самой ткани зуба. Отдельно проверили, дурманит ли орех без подготовки: считалось, что бетель работает только в смеси с гашёной известью. Орехи вымочили в искусственной слюне и испытали раствор на клонированных человеческих рецепторах. Хватило и просто ореха.

Дальше самое интересное: зачем. Зубы у людей той эпохи были плохие, а арекалин это природное обезболивающее, и авторы предполагают, что орех сначала сосали от зубной боли. Только орех твёрдый и абразивный, и годы такой привычки стачивали зубы так, что кое-где обнажалась пульпа. Дальше хроническое воспаление, и снова боль, и снова орех.

Осторожность нужна: найденных людей всего двое, и авторы пишут «возможно, самое раннее свидетельство», а не «самое раннее». София Сампер Карро из Австралийского национального университета, в работе не участвовавшая, вывод поддержала. Если он верен, привычка старше земледелия, керамики и пива, а первое, что человек нашёл для себя в растении, было не опьянение, а способ унять боль.

Белая комната о древних привычках

У мухи впервые расписали всю нервную систему, от глаза до ноги

В нервной системе самца дрозофилы прочертили все 166 700 нейронов и около 125 миллионов связей между ними. Прежние карты охватывали только мозг, а здесь к нему добавлена брюшная нервная цепочка, мушиный аналог спинного мозга. Впервые получается проследить сигнал целиком: от глаза, заметившего движение, до мышцы ноги, которая шагнула. Работа Janelia, Кембриджа и Google Research вышла 3 сентября в Cell.

Коннектом это карта, на которой для каждого нейрона указано, с кем именно он соединён. Мозг мухи целиком расписали ещё в 2024 году, но нервная цепочка тела оставалась отдельно, и сшить их у одного животного не удавалось.

Считать начали в 2008-м. По тогдашним прикидкам на такую карту требовалось пятьсот человек и десять лет работы. Спасли электронная микроскопия и машинная разметка снимков: производительность выросла больше чем в тысячу раз. В 2020 году вышла половина мозга, теперь вся система.

Расписан именно самец, и это не мелочь: женский мозг уже был, и сравнение показало, где нервные системы полов расходятся. Около сотни типов вставочных нейронов оказались чисто мужскими, а многие общие для обоих полов нейроны подключены к разным соседям, будто в одной схеме переставили перемычки. Оговорка обязательна: это одна муха и статичная схема проводов. Что по этим проводам бежит и как, карта не показывает.

Белая комната о картах мозга дрозофилы

Вышел мой первый трек на площадках

«Вдохни веяние», Vselenziaurum.
Раньше музыка жила здесь файлами и слушалась по кругу теми, кто заходил в канал. Теперь она есть там же, где вы слушаете всё остальное.

По жанру это рэп поверх индастриал-техно. Не фоновая музыка, лучше в наушниках и громко.

Если зайдёт, самое полезное, что можно сделать: добавить к себе в плейлист, нажать сердечко и дослушать до конца. Площадки понимают только этот язык.

Слушать

Белая комната о вдохновении

Двадцать семь лет наблюдений собрали в одно видео струи чёрной дыры

Блазар 3C 345 это сверхмассивная чёрная дыра в пяти с половиной миллиардах световых лет от нас, выбрасывающая струю плазмы почти точно в нашу сторону. С 1995 по 2022 год её сняли 116 раз сетью радиотелескопов VLBA. Теперь все 116 наблюдений отдали одной нейросети, и она выдала не серию картинок, а непрерывное видео. Работа вышла 10 сентября в Nature.

Хитрость в подходе. Обычно каждое наблюдение обрабатывают отдельно и получают отдельный кадр. Здесь сеть ищет одну функцию, непрерывную и по координатам, и по времени, сразу для всех наблюдений: кадры перестают быть независимыми и начинают подсказывать друг другу. Разрешение вышло в 4,2 раза выше дифракционного предела телескопа, контраст лучше обычного в 140 раз.

И тут теория не сошлась. Яркие узлы в струе долго считали бегущими ударными волнами: волна сжимает плазму, потому узел и светится. Но на видео узлы плывут с той же скоростью, что и поток вокруг них, а поляризация света в узлах не подскакивает, хотя при сжатии обязана. Похоже, это не волны, а просто места, где сильнее магнитное поле.

Белая комната о дальнем космосе

Разобрались, как гончары IX века получали наночастицы серебра

Радужный металлический блеск на аббасидской посуде из Ирака дают частицы серебра и меди размером в нанометры. Они впаяны в глазурь. Это известно с начала двухтысячных. Не знали другого: как ремесленники их получали. Ответ нашли на Европейском синхротроне: образцы просветили рентгеном.

На готовую глазурь наносят краску: соли меди и серебра на глине с охрой. Обжигают без доступа воздуха. Ионы меди и серебра уходят из краски в стекло глазури и вытесняют оттуда натрий и калий. Потом восстанавливаются до чистого металла и собираются в крупинки. Цвет зависит от пропорции: больше меди даёт красный и коричневый, больше серебра золотой и жёлтый.

Главное оказалось в температуре плавления стекла. Оно должно размягчиться ровно настолько, чтобы ионы могли по нему двигаться. Ещё немного, и глазурь потечёт, а краска к ней прикипит.

Никакой химии за этим у гончаров не стояло. Был рецепт, дровяная печь без термометра и поколения проб. Температуру ловили на глаз.

Белая комната о старых ремёслах

У раскалённого льда из недр Нептуна нашли вторую форму

Если воду сжать сильнее двух миллионов атмосфер и нагреть до полутора тысяч градусов, она замерзает. Кислород встаёт в жёсткую решётку, а ядра водорода текут сквозь неё свободно, как жидкость. Такой лёд проводит ток. Его получили ещё в 2018 году, через год разглядели устройство: кислород укладывался кубиком. Французские физики поймали вторую укладку, шестиугольную.

Разница не косметическая. От того, как расставлены атомы кислорода, зависит, легко ли между ними протискивается водород, то есть насколько хорошо лёд проводит ток. А это упирается в Уран и Нептун: их магнитные поля кривые и смещены от центра, и подозревают, что рождает их как раз слой такого льда в мантии.

Опыт выглядит так. Каплю сверхчистой воды зажимают между двумя алмазами, давят до 230 гигапаскалей и греют лазером. Что получилось внутри, смотрят рентгеном. Выше 200 гигапаскалей и полутора тысяч градусов шестиугольная упаковка становится главной.
В недра Нептуна при этом никто не заглядывал. Есть условия, воспроизведённые в камере размером с ноготь, и есть модели планет, куда новую фазу ещё предстоит вставить.

Белая комната о странных состояниях вещества

Жир помнит прежний вес, и теперь известно чем

Что жировая ткань хранит память о прежнем ожирении, выяснили ещё в 2024 году. Непонятно было, каким образом. Теперь цепочку разобрали: при ожирении в жировых клетках включается ген, который гонит в кровь аспросин, гормон голода. Хватает короткого сигнала, чтобы ген остался включённым надолго, и он продолжает работать после того, как вес сброшен.

Отсюда знакомая история. Человек худеет, а голод остаётся прежним, будто тело перемены не заметило. Этим же объясняется, почему вес возвращается после отмены препаратов вроде Оземпика: они глушат аппетит, пока их принимают, но память в жировой ткани не стирают.

У мышей эту команду перехватили, заблокировав аспросин и в самой ткани, и на рецепторе в мозге. После диеты вес перестал возвращаться. Вторая находка неожиданнее: тот же сигнал проходит через плаценту и настраивает жировые клетки детёныша ещё до рождения. Блокировка снимала и это, предрасположенность дальше не передавалась.

Белая комната о памяти тела

Струны Бете собрали из атомов спустя 95 лет после предсказания

В 1931 году Ганс Бете решал задачу о цепочке магнитных атомов и заметил в решении странные объекты: несколько частиц держатся вместе без всякой химической связи, одним взаимным притяжением, и живут только в одном измерении. Стоит дать частицам свободу двигаться вбок, и связка распадается. Такие струны потом находили в кристаллах магнетиков и на сверхпроводящих кубитах, но по одной и самые короткие, из двух-трёх частиц.

Физики из Инсбрука сделали их напрямую. Облако атомов цезия остудили до миллиардных долей градуса над абсолютным нулём и лазерами нарезали на несколько тысяч тонких трубок, в каждой атомы могут двигаться только вдоль. Затем взаимодействие переключили: атомы, которые до этого отталкивались, начали притягиваться, и в трубках возникли связки из шести частиц и больше.

Увидеть их удалось через сравнение. Если отпустить атомы вдоль трубки, струны разлетаются, сталкиваются друг с другом и остаются целыми. Если снять трубки и отпустить газ во все стороны, струны разваливаются, а энергия связи переходит в скорость разлёта. По разнице между двумя опытами и посчитали, сколько частиц сидело в связке.

Струны разной длины в одной трубке перемешаны, и как такая смесь себя ведёт, до сих пор было известно только из уравнений. Теперь её можно менять руками: плотность газа, силу притяжения, число трубок. Авторы собираются проверять на ней, как в одномерных системах устанавливается тепловое равновесие.

Белая комната о квантовой физике

Три брата прошли 4126 километров, чтобы найти невест

Гиеновидные собаки живут стаями, где щенков приносит только главная пара. Остальным остаётся ждать своей очереди или уходить искать партнёра на стороне. Трое молодых самцов из национального парка Кафуэ в Замбии выбрали второе, и на них были GPS-ошейники.

За восемь месяцев братья намотали 4126 километров. По прямой от дома до места, где они в итоге осели, около 420 километров: путь вышел вдесятеро длиннее, потому что шли не по карте, а по земле, которую заняли люди. Обогнули столицу Лусаку, миновали промышленные зоны, раз за разом пересекали реки и шоссе, спускались и поднимались по уступу Восточно-Африканского рифта. Для наземного млекопитающего Африки это самый длинный переход из зафиксированных.

Они не единственные. Четыре группы бродяг из Замбии покрыли вместе почти десять тысяч километров и заходили в пять соседних стран или подходили к их границам. Дошли не все: самка с номером 1355 одолела 2300 километров до Мозамбика и погибла в проволочной петле, какие ставят на мясо.

Руководитель работы изучает гиеновидных собак с 1991 года и до сих пор считал, что разбросанные по востоку и югу Африки популяции давно отрезаны друг от друга. Оказалось, связь ещё держится, и держится на ногах вот таких бродяг. Всего в дикой природе их осталось около 6600 взрослых особей.

Белая комната о тех, кто идёт далеко

Дропнул первый мод для S.T.A.L.K.E.R. 2

Называется Threat Marks. Идея пришла после десятка смертей из кустов от неопределяемых NPC.

Теперь, над каждым врагом, который прямо сейчас в тебя стреляет, висит красная метка. Мутанты помечаются, как только попали в поле зрения, люди только пока целятся именно в тебя, и метка гаснет в момент смерти. Ничего лишнего на экране: кто не опасен, тот не подсвечен.

Собран на официальном Zone Kit как подсистема в Blueprint, без UE4SS и без подмены игровых файлов, так что с патчами не ломается. Дорога к этому заняла две недели урывочной разработки

Скачать: Nexus, mod.io.

Белая комната и S.T.A.L.K.E.R. 2

Дропнул второй мод для S.T.A.L.K.E.R. 2

Называется X-13 Rift Travel. Идея пришла от усталости бегать через полкарты к метке, которую сам же и поставил.

Теперь ставишь метку на КПК, применяешь прибор, и перед тобой встаёт настоящий пузырь телепорт-аномалии из самой игры. Шагнул в него и вышел у метки, на землю, живым. Расстояние не важно, проверено с одного края карты на другой. Однажды следом увязался кабан и вывалился на той стороне рядом.

Собран на официальном Zone Kit как подсистема в Blueprint, без UE4SS и без подмены игровых файлов. Переход отыгрывает сама игра своим затемнением и коридором, полёта и падения не видно.

Скачать: Nexus, mod.io.

Белая комната и S.T.A.L.K.E.R. 2