30 мая 2008 г.

LHC -- очень скромный эксперимент. По меркам природы, конечно.

После недавней истории с обратным отсчетом до запуска LHC Рунет опять заполнился "пророчествами" о том, что на LHC родят черную дыру, которая поглотит Землю ("опять" -- потому что эта шумиха подымается регулярно; в прошлый раз поводом послужил иск в суд с требованием отменить LHC). По этому поводу написано уже немало, в том числе есть и официальное пояснение на сайте LHC (подробности см. по ссылкам в конце этого официального пояснения). Главное утверждение -- если бы такие процессы были бы возможны при энергии LHC, то они давно бы уже произошли в столкновении частиц космических лучей с земной атмосферой.

Тут, правда, есть вопрос: частиц космических лучей с подходящей энергией мало, но они бомбардируют Землю долго. Зато протонов на LHC очень много, но проработает он около 10 лет. Может ли быть так, что какой-то очень редкий процесс еще просто не успел произойти в столкновении космических лучей, но произойдет на LHC? Иными словами, какова интегральная светимость "космическо-земного" коллайдера по сравнению со светимостью LHC?

Сегодня в архиве епринтов появилась статья, в которой выполнено это простое сравнение. Показано, что общая интегральная светимость (т.е. полное количество столкновений) космических лучей на всей Земле за всю ее историю как минимум в сто тысяч раз больше, чем ожидается на LHC. А для космических лучей, попадающих на Солнце -- еще в миллион раз больше. Иными словами, по природным мерам, LHC -- очень скромная установка, и на ней не случится ничего такого, чего природа еще не опробовала в земной атмосфере.

Терагерцовые лазеры

На "Элементах" появилась новость Юрия Ерина про терагерцовые лазеры "Терагерцевый лазер заработал при комнатной температуре". Это не только рассказ об одной недавней работе, но и "микроэнциклопедия" по различным механизмам получения когерентного терагерцового излучения, которых в последние годы появилось множество.

29 мая 2008 г.

Протон-протонное и нейтрон-нейтронное взаимодействие

В комментариях к рассказу про принцип запрета Паули и нуклоны меня спрашивали, почему нет связанных нейтрон-нейтронных и протон-протонных состояний. И по этому поводу мне подумалось вот что.

Вообще, ответ на этот вопрос упирается в конечном счете в конкретную форму нуклон-нуклонного взаимодействия. Почему она такая, какая есть, из первых принципов пока вычислить не удается. Точнее, удается, но только с помощью ресурсоемких численных расчетов (см. заметку Наступает новая эра в теоретической ядерной физике). Поэтому в низкоэнергетической адронной физике это взаимодействие параметризуют некими потенциалами довольно сложной формы. Параметры этих потенциалов подбирают, опираясь на экспериментальные данные, и вот незадача: как раз из-за того, что pp и nn не образуют связанных состояний, данные по их взаимодействиям имеют довольно большие погрешности. Из-за этого, например, неизвестно даже, какое из этих двух состояний ближе к связанному.

Дейтрон -- вот он есть, можно измерить его энергию связи и сразу же с хорошей точностью получить длину протон-нейтронного рассеяния в изосинглетном состоянии. А протон-протонное или особенно нейтрон-нейтронное взаимодействия при низких энергиях так просто не узнаешь -- для этого частицы надо сталкивать и смотреть на сечение рассеяния как функцию энергии.

Однако есть способ немножко "обмануть" природу. Да, в изолированном виде pp и nn не существуют, но бывают ситуации, в которых эти частицы в некотором смысле объединяются в пары. И причем не так, как в нормальных ядрах, где плотная ядерная среда полностью меняет это взаимодействие, а в довольно-таки свободном состоянии. И вот изучая эти ситуации, можно кое-что узнать о протон-протонном и нейтрон-нейтронном взаимодействии.

Подумал я про это потому, что в недавнем выпуске Phys.Rev.Lett. идут подряд две статьи, в которых изучаются нейтрон-нейтронные и протон-протонные корреляции в необычных ядрах. В первой статье Phys.Rev.Lett. 100, 192502 (14 May 2008) это делается с помощью необычной ядерной реакции p+11Li→9Li+3H, а во второй статье Phys.Rev.Lett. 100, 192503 (15 May 2008) -- с помощью двухпротонной радиактивности изотопа 18Ne.

Литий-11Изотоп лития-11 -- это очень интересное ядро (см. обзор Phys.Rept.231:151-199,1993). Оно состоит из "сердцевины" Li-9 и двух слабо связанных нейтронов, вращающихся на довольно большом удалении от сердцевины, которые образуют "нейтронное гало". И это при том, что один нейтрон сердцевина Li-9 удержать не может, а два нейтрона -- пожалуйста (изотоп Li-10 не существует вообще, а изотоп Li-11 живет по ядерным меркам долго, 8 миллисекунд). Так вот, необычность этой реакции состоит в том, что такое казалось бы хрупкое образование как нейтронное гало не разрушается, а целиком передается налетающему протону (а точнее, налипает на протон, потому что ядро трития уже не содержит гало). Сравнение данных с различными расчетами показало, что нейтрон-нейтронные корреляции играют принципиальную роль.

Вылет двух скоррелированных протонов из ядраВо второй статье исследуется распад возбужденного состояния 18Ne→16O+p+p и делается вывод, что примерно в трети случаев этот распад идет не через испускание двух независимых протонов, а как распад на O-16 и He-2, который тут же распадается на два протона. Правда, мне совсем не нравится обозначение He-2; оно наводит на мысль, что это какое-то метастабильное ядро, а на самом деле это просто два коррелированных протона. Просто из-за корреляций им проще вылетать сообща.

В угловом распределении вылетевших протонов это двупротонное состояние выглядело как заметный пик. Правда, на мой взгляд статистики тут что-то маловато.

Кстати, вот свежий обзор по двупротонной радиоактивности: Rep. Prog. Phys. 71 046301 (26 March 2008).

В обоих этих случаях нельзя, конечно, измерить напрямую длину nn или pp рассеяния, но возможно это можно сделать косвенно. Разные теории nn и pp связи будут давать отличающиеся предсказания для этих реакций, а значит, их сравнение с экспериментальными данныии отдаст кому-то предпочтение. Существуют, конечно, и другие методы изучать pp и nn взаимодействия, но эти два мне показались довольно красивыми.

Новое поколение библиографических ресурсов по физике элементарных частиц

У тех, кто работает в физике элементарных частиц и смежных дисциплинах, есть три главных библиографических ресурса: arXiv.org, Spires-HEP Search и CDS. Первый -- это свободная открытый архив электронных препринтов, в котом можно найти практически любую статью за последние 15 лет по ФЭЧ/ядерной физике/астрофизике/конденсированным средам и некоторым других разделам; второй -- это библиографическая база данных по ФЭЧ с широкими поисковыми возможностями. Третий -- это ЦЕРНовский архив статей, препринтов, докладов, технических заметок, мультимедиа и т.д., а также специальный раздел, связанный с ЦЕРНом.

Все эти системы имеют свои достоинства и недостатки. Некоторое время назад возникла инициатива объединить все сильные стороны этих проектов на единой и современной основе. Год назад был проведен опрос среди людей, связанных с ФЭЧ, и недавно появились результаты обработки ответов. Стало понятно, куда двигаться дальше, и на днях в ДЕЗИ прошла конференция HEP Information Resource Summit, на которой обсуждалось развитие этой инициативы.

Главным итогом стало объявление, что четыре крупных лаборатории CERN, DESY, FNAL и SLAC запускают в ближайшем будущем единый проект Inspire. Название должно намекает на то, что это обновленная версия SPIRES, реализованная на разработанной в ЦЕРНе библиотечной системе Invenio. Сейчас уже доступна альфа-версия проекта, в течение этого года она будет обкатываться и потой перейдет в бету. Подробности см. в обзорном докладе (ppt файл, 100 кб), а также на вики-страничке, посвященной разработке Inspire.

Источник: DESY Press release, via SymmetryBreaking.

24 мая 2008 г.

Пожертвование в 5 млн. долларов спасает Тэватрон

Проблемы с финансированием фундаментальной науки есть, разумеется, не только в России. В тех же США политика распределения денег сейчас такова, что физика элементарных частиц из года в год испытывает ощутимые удары. Причем урезаются порой не только будущие проекты, но и текущие, очень успешные эксперименты.

В прошлом году было объявлено об урезании финансирования фундаментальной науки в 2008 году. Подробности см. в блоге Not Even Wrong и по многочисленным ссылкам оттуда. Это урезание закрывает несколько будущих проектов и напрямую касается, среди прочего, работающего сейчас коллайдера Тэватрон. Изучение ситуации показало, что иного выхода, кроме сокращение персонала или урезание зарплаты примерно на 10%, нет. И это при всём при том, что Тэватрон сейчас делает большие успехи и реально близок к тому, чтобы начать чувствовать хиггсовский бозон, по крайней мере в некотором диапазоне масс.

Вчера, на общем собрании сотрудников Фермилаба директор объявил, что благодаря пожертвованию в 5 млн. долларов этих мер удастся избежать. Имя благодетеля не было названо; сказано только, что это семья из штата Иллинойс.

Это, конечно, всё равно временная мера. Насколько я понимаю, сейчас идет битва между Сенатом и Дж.Бушем вокруг дополнительного финансирования фундаментальной физики на этот год.

Кстати, это уже не первый случай, когда частное лицо помогает коллайдеру справиться с нехваткой финансирования. Два года назад пожертвование в размере 13 млн. долларов спасло коллайдер релятивистских ионов RHIC от прекращения эксперимента (см. также пресс-релиз Брукхэвенской Национальной Лаборатории). Тогда это был Джим Саймонс, бывший математик, а ныне бизнесмен и миллиардер.

via Symmetry breaking

23 мая 2008 г.

Куда пропал из сети Соросовский образовательный журнал?

Кстати, а никто не в курсе, почему исчез доступ к "Соросовскому образовательному журналу"? Раньше он находился по адресу http://journal.issep.rssi.ru, то теперь там пусто. Похоже, куда-то пропал сайт вообще всей Международной Соросовской программы образования (ISSEP).

Впрочем, похоже, что PDF всех статьей есть на сайте "Русского Переплета". А PDF с целыми выпусками журналов можно скачать тут.

Ускорительная физика


Журнал Physical Review Special Topics -- Accelerators and Beams отмечает свое десятилетие. Это журнал, публикующий статьи по физике и технике ускорителей (как высоко-, так и низкоэнергетических, в том числе и для прикладных исследований), по физике синхротронного излучения и лазеров на свободных электронах и по физике пучков.

По этому поводу в течение 2008 года будет опубликован цикл небольших эссе, посвященных разным аспектам этого раздела физики. Мне кажется, эти заметки будут интересны и неспециалистам, так что рекомендую следить за свежими публикациями. (Вообще, у журналов серии Phys.Rev. очень хороший набор rss-подписок.) Вышедшее вчера первое эссе посвящено самому журналу и его истории.

Да, и кроме того -- похоже, что в течение всего 2008 года все статьи в этом журнале будут находиться в открытом доступе.

Кстати, почему-то так исторически сложилось, что физика ускорителей -- это самостоятельный раздел физики, а не подраздел физики элементарных частиц. На физфаке НГУ, например, ускорительщиков готовят на кафедре физики ускорителей, а детекторщиков -- на кафедре физики элементарных частиц.

18 мая 2008 г.

Когда-то и Сахара была зеленой...

Шесть тысяч лет назад пустыня Сахара являла собой живописную зеленую равнину. Однако постепенные изменения в характере сезонных ветров и количестве осадков запустили в Сахаре цепочку изменений, усиленных обратными связями. В результате за несколько этапов равнина опустынилась, и 2700 лет назад в Сахаре установился нынешний климат.

Долгое время не было известно с достаточной степенью подробности, как именно это происходило. Проблема в том, что типичные источники, по которым изучают прошлое экосистем, все пересохли. И вот на днях в Science появилась статья, в которой был найден редчайший пример еще не до конца пересохшего озера на юге Сахары. Колонка донных отложений глубиной 7 метров была аккуратно извлечена и проанализирована. Вот она, летопись Сахары за последние 6 тысяч лет (по клику откроется большая картинка):



Не буду подробно расписывать, что и как можно вытащить из этих данных; просто перечислю, что тут показано.

По горизонтали -- годы до настоящего времени.
Графики: удельная проводимость воды, останки водных микроорганизмов, магнитная восприимчивость, процентное содержание мелкого песка, разноцветные сплошные графики показывают содержание пыльцы и спор растений разных видов, и наконец, график инсоляции в летние месяцы на широте 20 градусов к северу от экватора.

Какого размера у вас интерактом?

Листая биологические статьи, увидел новое для себя слово -- интерактом (ударение на последний слог). Это слово построено по аналогии с геномом (совокупностью генов), протеомом (совокупностью белков) и обозначает сеть белковых взаимодействий друг с другом (от англ. interaction -- взаимодействие). Наука, изучающая интерактом, называется интерактомика (см. также википроект Interactomics.org).

Статья, в которой мне встретилось это слово (M.P.H.Stumpf et al., Estimating the size of the human interactome, PNAS, vol.105, 6959-6964, 13 May 2008), посвящена попытке связать сложность организма с размером интерактома. Полный текст статьи можно найти на страничке одного из авторов.

Когда-то давно считалось само собой разумеющимся, что у более сложного и эволюционно продвинутого организма должно быть намного больше генов, чем у простых организмов. Однако результаты проектов по секвенированию ДНК человека и других животных показали, что это не так. У таких разных организмов, как круглый червь С. elegans, дрозофила, рис и человек, количество генов оказалось примерно одинаковым -- 20-30 тысяч.

Кстати, если кто хочет покопаться в человеческих генах -- вот ссылочка.

Попытки связать протеом со сложностью организма тоже оказались не очень успешными. Возник вопрос: какая же величина тогда коррелирует со сложностью организма, и существует ли такая величина вообще?

В данной статье в качестве такой величины предлагается сложность белковой сети, т.е. размер интерактома. Для человека авторы насчитали 670 +/- 50 тысяч белок-белковых взаимодействий, для червя в три раза меньше, а для дрозофилы -- в десять раз меньше, чем у человека. Такое различие между интерактомами может показаться не очень большим, но это в любом случае лучше, чем для генома или протеома.


На графике показаны основные результаты статьи: оценка размера интерактома супротив размера протеома для разных организмов.

Вообще, эта работа интересна с точки зрения не только биологии, но и статистики (ну или же теории графов). Дело в том, что исчерпывающих данных по всевозможным взаимодействиям между белками пока нет. Поэтому главная трудность состояла в том, чтобы, зная сложность подсети, научиться оценивать сложность всей сети белковых взаимодействий. Насколько успешно получилось у автором решить эту задачу, лучше пусть прокомментируют специалисты.

PS Мне кажется, что если эта работа будет освещаться в СМИ, то типичный заголовок, наверно будет -- "Ученые доказали, что человек устроен всего лишь в три раза сложнее червя".

15 мая 2008 г.

LHC: пугалки от журналистов и реальная ситуация

Самую свежую информацию читайте на сайте научно-популярного проекта LHC: Большой адронный коллайдер.

Вообще, поразительно видеть, когда в считанные часы совершенно без малейшего повода из пальца высасывается этакий "новостной сюжет" и начинает широко гулять по интернету.

Сегодня СМИ в очередной раз пугали доверчивых читателей запуском LHC. Хотя ничего особенного на LHC сегодня не происходило.

Ситуация тут проста до невозможности. Кто-то создал персональную страничку LHC countdown, повесил на ней обратный отсчет времени до 15 мая и почему-то назвал это отсчетом до запуска коллайдера LHC. Потом кто-то другой запустил ссылку в Рунет, волну подхватили СМИ (им же все равно, что жевать), с какого-то перепуга назвали эту персональную страничку "официальным сайтом проекта" -- и рунет запестрел ожиданиями конца света (ибо те же журналисты уже навесили на LHC кучу страшилок).

Правда, автор той странички честно написал, что поскольку настоящая дата запуска LHC ему неизвестна, то когда счетчик обнулится, он просто переставит его на какую-то другую дату. В массовом сознании это почему-то превратилось в "запуск LHC опять отложили!"

А реальное расписание между тем такое (и известно оно было уже достаточно давно, а не "срочно переделано" прямо сейчас):

  • к концу июня все сектора коллайдера будут охлаждены до рабочей температуры (2 кельвина);
  • к концу июля в коллайдере начнут циркулировать первые пучки, но без столкновений;
  • пару месяцев будут проверять все ли в порядке, и к концу сентября начнутся первые столкновения на энергии 10 ТэВ;
  • коллайдер будет работать на низкой светимости до конца ноября (т.е. не более двух месяцев), после чего его закроют на зимний период, в течение которого LHC постараются оптимизировать. Никаких открытий за эти два месяца не ожидается -- только проверка, что все стандартные процессы хорошо видны в детекторах.
  • Весной 2009 года ускоритель заработает на полную энергию 14 ТэВ и будет постепенно повышать светимость.


Текущую информацию по LHC можно найти на обзорной технической странице. Нынешнюю фазу -- охлаждение -- можно отслеживать на странице Cooldown Status, там показана температура на всех секторах вдоль всего кольца в реальном времени. Сектор 4-5 находится пока при комнатной температуре.

И на закуску -- новость от Newsru.com: "Интернет в ожидании "времени Х" - запуска Большого адронного коллайдера, способного уничтожить Землю". Newsru.com, по крайней мере в научных новостях, вообще отличается редкостным умением подбирать самую желтуху, которая валяется в интернете, сдабривать ее своим многоуровневым непониманием и подавать в виде новостей науки. Предлагаю для интереса посчитать, сколько (десятков) ошибок и передергиваний вы найдете в этой "новости".

Update:
Кстати, вот еще пара ссылок. После охлаждения начнется фаза подготовки и запуска пучка, информацию о которой можно найти тут: LHC commissioning with beam. А вообще подготовкой к запуску LHC и решением текущих технических задач занимается LHC Commissioning Working Group, которая собирается каждые две недели. Вот расписание этих встреч, там есть подобная инфа, что когда обсуждалось.

См. также другие заметки про LHC:

12 мая 2008 г.

Новое про адиабатический предел

В журнале Nature Physics появилась очень любопытная статья, касающаяся квантово-механических тонкостей адиабатических процессов.

При изучении физики адиабатические процессы встречаются впервые в курсе термодинамики. Так называются процессы, не сопровождающиеся увеличением энтропии. Это, конечно, идеализация -- в реальной жизни энтропия всегда растет, но иногда этим приростом можно пренебречь. Для этого нужно, чтобы процесс, с одной стороны, протекал достаточно быстро, но с другой стороны, -- достаточно медленно. Достаточно быстро для того, чтобы на него не успел повлиять тепломассообмен с окружающей средой, а достаточно медленно для того, чтобы в каждый момент времени система была близка к состоянию термодинамического равновесия (такой процесс называется квазистатическим).

Кстати, если словосочетание "адиабатический процесс" кому-то кажется скучным, то вот вам наглядная демонстрация того, что он может делать:


Конусообразный туман за самолетом как раз возникает из-за адиабатического расширения влажного воздуха.

Но вернемся к сути разговора. Существование квазистатических процессов в той или иной термодинамической системе -- вещь далеко не очевидная. Оно опирается на такое предположение:
чем медленнее термодинамическая система переходит из начального состояния в конечное, тем меньший будет прирост энтропии при таком процессе.

Это утверждение можно развернуть:
Пусть для конечной системы, изменяющейся из начального состояния в конечное с конечной скоростью, приращение плотности энтропии составляет ΔS. Предполагается, что предел этой величины при устремлении размеров системы к бесконечности и устремлении скорости изменения к нулю существует и равен нулю.

Всегда ли это предположение справедливо? Именно на этот вопрос отвечает новая статья.

Сначала авторы напоминают адиабатическую теорему в квантовой механике: если квантовая система находится в собственном состоянии гамильтониана и если энергия этого состояния отделена от других некоторой конечной щелью, то переходы в другие состояния при медленном (адиабатическом) изменении гамильтониана экспоненциально подавлены. Раз так, то приращение энтропии (для системы при достаточно низкой температуре) экспоненциально мало, и сформулированное выше предположение справедливо.

Однако, во многих многочастичных системах (по крайней мере в термодинамическом пределе) щель отсутствует -- там возникают длинноволновые колебания со сколь угодно малой энергией, поэтому утверждение об экспоненциальном подавлении уже не работает. Тем не менее, в "обычных" трехмерных системах приращение энтропии всё равно мало и стремится к нулю в адиабатическом пределе.

Интуитивно понятно, что чем большую роль играют длинноволновые возмущения со сколь угодно малой энергией, тем легче будет разрушаться исходное состояние при медленном изменении системы, и тем большее может быть приращение энтропии в конце. Роль этих длинноволновых возмущений растет при понижении размерности, и возникает такой вопрос:
а не может ли предположение о существовании адиабатического предела вообще нарушиться в низкоразмерных структурах с бесщелевыми возбуждениями?

Авторы утверждают: может! Они обнаружили, что существует режим отклика на медленное воздействие, в котором адиабатический предел не существует. А именно, изменение энтропии пропорционально не только какой-то (положительной, но дробной) степени скорости изменения условий, но и какой-то положительной степени размеров системы. Т.е. даже при сколь угодно медленном изменении условий, такая бесконечно большая система испытывает ненулевое изменение энтропии и энергии.

Это означает, что термодинамику таких систем надо строить предельно осторожно: никаких квазистационарных процессов в них не существует!

Источник:
A.Polkovnikov, V.Gritsev, Breakdown of the adiabatic limit in low-dimensional gapless systems, Nature Physics, published online: 11 May 2008.
Текст доступен в архиве епринтов: arXiv:0706.0212 (сама статья) и arXiv:0803.3967 (дополнительная информация).

11 мая 2008 г.

Поиск природных сверхтяжелых элементов -- немножко геохимии

По поводу недавней статьи А.Маринова и коллег об открытии элемента 122 пришел интересный комментарий от Алексея Иванова, сотрудника Института земной коры СО РАН, г.Иркутск, занимающегося, среди прочего, радиоизотопной геохронологией. Комментарий касается геохимических аспектов поиска стабильных сверхтяжелых элементов. С его разрешения я публикую здесь выдержки из его писем.

В свое время меня сильно заинтересовали публикации Маринова, и я даже написал такой опус. Хассий не может быть в молибдените, так что если что-то есть в мариновских расчетах и в ранних измерениях Чердынцева и Михайлова, на которые он ссылается как на отправную точку, то надо делать еще одно допущение о паре борий-271/хассий-271. За гранью ли это научного допущения или нет, это уже не мне решать.


Речь тут идет про статью Маринова (опубликована в журнале "Ядерная физика" в 2003 году, препринт nucl-ex/0210039), в которой он "обнаружил" долгоживущий изотоп хассия-271 в некоторых минералах. Алексей Иванов в своей статье в "Письмах в ЭЧАЯ" (PDF, 111кБ, она же епринт nucl-th/0604052) показывает, что это предположение имеет ряд геохимических последствий, которые требуют экспериментальной проверки. Цитата из статьи:

Таким образом, идея о присутствии долгоживущих изотопов Hs в некоторых природных объектах ... не может быть принята без дополнительных допущений. Учитывая, что данные работ [2-4,10,11] не подвергались экспериментальной проверке, существует насущная необходимость такой проверки. В природных образцах, обогащенных гипотетическим изотопом 271Hs, следует ожидать аномального обогащения изотопом 235U, а в древних образцах (сотни миллионов лет--миллиарды лет) -- еще и обогащения изотопом 207Pb. Кроме того, должны наблюдаться изотопные сдвиги Kr, Xe, Zr и других элементов, образующихся при спонтанном делении. До подтверждения этих эффектов прямыми масс-спектрометрическими методами попытка интерпретации данных работ [2-4,10,11] в контексте существования сверхтяжелых элементов в природе, по-видимому не является целесообразной.


Статьи [2-4,10,11] -- это старые (1960-е годы) работы, в основном, В.Ф. Михайлова и В.В. Чердынцева, в которых сообщалось о необъясненной альфа-активности в некоторых природных образцах. А по поводу новой статьи Алексей пишет:

Кстати, по поводу последнего препринта Маринова я тоже весьма скептичен, как то сомнения у меня в возможности сектора Элемент-2 померить такие вещи с такой точностью. У нас есть такой прибор и в принципе я могу проверить результаты Маринова, но уж как-то совсем не верится, там на первый взгляд на картинки на уровне "грязи". Скорее всего они померяли какую то молекулу. Спрошу со-автора который на аналогичном приборе сидит, возможно ли это вообще для такого прибора. Полагаю, что нет. Если есть, то не вижу проблем проверить.


и чуть позже

Дочитал их статью до конца. Крайне не убедительно. Существование сверхтяжелых элементов в природе не доказываются на уровне таких низких сигналов (25+/-7 импульсов), "в нескольких из 20 образцов", да еще при весьма произвольном способе учета ошибки. Это шум! Я в свое время тоже находил сигналы в ожидаемой/предсказанной области, которые потом сам же и опровергал.


По-моему, это еще раз подчеркнвает, насколько поверхностно Маринов подходит к интерпретации своих или чужих данных.

10 мая 2008 г.

Амазонские засухи в виде гуглопрезентации

В качестве проверки возможностей гуглаккаунта выкладываю тезисы своего предыдущего поста в виде гуглопрезентации. Внутри нее работают гиперссылки и видеоролики.



Особенность такой презентации по сравнению с просто сообщением в блоге -- ее может (вроде бы?) кто угодно вставлять себе в страницы на других сайтах. Вот прямой линк на презентацию. А если кликнуть в меню, то там есть код с эмбеддингом этой презентации.

8 мая 2008 г.

Засухи в Амазонской долине

По поводу климатических изменений существует мнение, что мол да, о них надо беспокоиться, но по-настоящему серьезными они станут еще нескоро, по крайней мере не при нынешнем поколении. На самом деле это далеко не так. В последние годы появляется всё больше указаний на то, что серьезные и необратимые изменения в крупных регионах произойдут уже в ближайшие 10-20 лет.


Один из таких регионов -- Амазонская долина. При всех своих огромных размерах, это довольно хрупкая экосистема. Например, больше половины минеральных удобрений, попадающих в Амазонку, прилетают из одного-единственного места на юге Сахары.

В свежем выпуске Nature появилась еще одна интересная статья про климат Амазонской долины. В ней описываются результаты моделирования, предрекающие в ближайшие десятилетия резкое учащение суровых засух в Амазонской долине и, возможно, начало ее превращение в саванну, а может быть даже и в пустыню.

В 2005 году в западной Амазонке произошла сильнейшая за последний век засуха (см. обсуждение раз, обсуждение два в блоге RealClimate, а также этот видеоролик). Сейчас вроде как считается, что ее причина -- длительный период аномально теплых вод в североатлантических тропиках летом 2005 года.


В результате этого изменились пути перемещения воздушных масс и резко сократилось количество осадков, причем не только в Амазонке, но и в Европе, и в США. Это пришлось как раз на засушливый сезон в Амазонии, июль-октябрь, что и привело к засухе.

В новой статье утверждается, что разрабатываемая авторами климатическая модель -- одна из немногих среди моделей общей циркуляции, которая хорошо воспроизводит это событие. Более точно -- при подставлении в модель данных о температуре океана в 2005 году, она предсказывает уменьшение осадков и высокую вероятность засухи. Это позволяет считать, что предсказания тенденций в ближайшие десятилетия на основе этой модели будут разумными.

Авторы провели моделирование климата на век вперед, и вот тут выяснилась интересная вещь. Для расчетов будущего климата необходимо закладывать, среди прочего, и сценарии хозяйственной деятельности человека. Авторы закладывали средний сценарий, в котором экономика растет, но также предпринимаются какие-то попытки органичить выброс газов и прочих вредных веществ, в частности -- сульфатных аэрозолей. Ограничение выброса аэрозолей, конечно, делает воздух чище, но с другой стороны, оно уменьшает вероятность образования облаков. А это имеет два последствия -- уменьшение осадков и увеличение солнечного потока, т.е. дальнейшее повышение температуры. В результате, это только усиливает вероятность сильных засух в Амазонке в ближайшем будущем.

Предсказывается, что к 2020 году катастрофические засухи будут происходить в среднем каждый второй год, а начиная с 2050 года -- почти ежегодно. Вкупе с оценками (не этих авторов, а другой группы), что четыре подряд засушливых лета запустят в этой экосистеме необратимые изменения, это означает, что уже через 10-20 лет может начаться превращение западной Амазонки в саванну или даже в пустыню.

Что произойдет, если хотя бы часть Амазонки действительно начнет превращаться в саванну? Кроме массовой гибели животных и серьезных проблем для населения западных провинций Бразилии, это приведет к большому выбросу в атмосферу углерода, запасенного сейчас в древесине. Оценивается, что исчезновение амазонских джунглей эквивалентно единовременному выбросу в атмосферу нескольких годовых антропогенных доз. Поэтому даже потеря части ее может заметно увеличить концентрацию CO2. Ну и конечно изменившийся климат Амазонки полностью перестроит пути формирования воздушных масс, с трудно предсказуемыми сейчас изменениями по всему нашему глобусу.


В верховьях Амазонки некогда полноводные притоки превратились летом 2005 года в мелкие ручьи (источник).



Ссылки:

  1. P.M. Cox et al., Increasing risk of Amazonian drought due to decreasing aerosol pollution, Nature 453, 212-215 (8 May 2008);
    см. также комментарий про эту работу в блоге Climate Feedback.
  2. J.A. Marengo et al., The Drought of Amazonia in 2005, J.Clim. 21, 495 (2008) (PDF-файл статьи, 4.5 Мб).
  3. Как иллюстрация трудностей с предсказанием климата Амазонки см. заметку Амазонские леса реагируют на засуху непредвиденным образом


Бактериородопсин излучает терагерцовые волны

Оказывается, под действием света некоторые биологические молекулы могут излучать терагерцовые волны. В статье, появившейся на днях в журнале PNAS рассказывается об экспериментальном детектировании терагерцового излучения от белка бактериородопсина.

Бактериородопсин -- это светочувствительный белок, служащий протонным насосом (т.е. в нем энергия света используется для перемещения протонов через мембрану). Под действием света в этой молекуле запускаются циклические превращения, которые сопровождаются перестройкой молекулы и переносом протона.

Сама последовательность структурных превращений в этом фотоцикле в целом уже изучена, но вот как именно перемещается заряд по молекуле до сих пор экспериментально не проверялось. Просто потому, что это очень быстрый процесс, происходящий на масштабе пикосекунд.

Как и всякий перенос заряда, этот процесс сопровождается излучением электромагнитных волн; в данном случае -- в терагерцовом диапазоне. Терагерцовые волны вообще тяжело детектировать, а при такой маленькой мощности и подавно. Однако авторы недавней работы придумали какую-то схему, позволившую им зарегистрировать и изучить это излучение с фемтосекундных разрешением. Более того, они даже сделали кое-какие выводы о деталях процесса переноса заряда.

Кстати, бактериородопсин уже давно известен своими неординарными оптическими свойствами. Например, будучи освещенным специальным управляющим лазером, он может чрезвычайно сильно замедлять проходящий через него сигнальный световой импульс, см. новость Бактериородопсин замедляет свет в триллионы раз, декабрь 2005 года. Пару недель назад, кстати, появилась статья с продолжением этих исследований: Coherent population oscillations and superluminal light in a protein complex ( Optics Express, 16, 3844 (23 April 2008)). В этой статье сообщается уже о наблюдении отрицательной групповой скорости на длине волны 647.1 нм.

Кроме того, в 2006 году было заявление о том, что на основе этого белка можно создать новый тип оптической памяти (Protein-coated disc) с беспрецедентной плотностью записи (пугали такими числами как 50 Терабайт на одном диске). Правда, никаких новостей с тех пор не поступало. И еще несколько возможных применений описано вот тут, правда без ссылок на первоисточники.

Ссылки:
G.I.Groma et al., Terahertz radiation from bacteriorhodopsin reveals correlated primary electron and proton transfer processes, PNAS, doi:10.1073/pnas.0706336105 (Published online on May 2, 2008).
J.Lanyi, Bacteriorhodopsin, 29 страничный pdf.

4 мая 2008 г.

Тематические подборки журнала Nature

Между прочим, журнал Nature время от времени делает тематические подборки статей по той или иной теме, причем многие (иногда все) из этих статей находятся в свободном доступе (правда в течение ограниченного времени). Вот некоторые:

Эти подборки появляются либо в виде Insights, либо в виде "Коллекций", либо в разделе Web focus. Все эти разделы доступны в менюшке Nature в графе Supplements.

Наверно, узкому специалисту эти подборки ни к чему, он и так знает, где что читать, но для знакомства с последними достижениями в соседней области, по-моему, вполне подойдет.

Кстати, у Nature Publishing Group есть свой блог, Nautilus, где среди прочего объявляются такие подборки.

2 мая 2008 г.

Возьму программу в информационное рабство

По-моему, вполне ожидаемым развитием поисковых систем будут программы, на которые можно переложить часть работы по поиску и смысловой обработке информации.

Вот пример того, что бы мне хотелось иметь: я поручаю программе узнать, насколько можно доверять авторам этой работы. Программа сама находит статьи этих людей, оценивает их по тому, в каком журнале опубликовано, сколько их цитируют, какого характера цитирования (критические, одобрительные, "братские могилы"), что другие люди пишут в сети про эти статьи (а также насколько можно доверять этим людям!), выполняет простой факт-чекинг (т.е. врут ли авторы в проверяемых фактах) и т.д. На выходе мне выдается отчет со статистикой и ссылками. Отформатированный к тому же для удобного чтения за утренним кофе.

Конечно, их вначале надо будет обучать. Ну и наверняка они должны уже будут обрабатывать не только "синтаксис", но и смысл текста, хотя бы в самых общих чертах. Вначале вероятно появятся подобные программы для запуска у себя на компе, потом появятся онлайн сервисы, предоставляющие мощности для работы этих программ (ГуглоСекретарь?), и т.д.

Кто-нибудь встречался с попытками реализации такого секретаря? Наверняка, люди в эту сторону думают уже давно. Вот наткнулся на так называемый Semantic web, но пока не понял, то ли это.

Sea Level Explorer

Набрел на интересную карту Sea Level Rise Explorer. Это карта на основе Гугломапа, на которую наложен дополнительный слой -- высота над уровнем моря. От стандартных карт тут есть одно отличие -- особый упор сделан на территории, находящиеся очень низко (1 метр, 2 метра и т.д.) над уровнем моря. В результате удобно показано, каким областям угрожает затопление при повышении уровня моря на соответствующую величину.


Напомню, что сейчас уровень моря повышается примерно на 3 мм в год, и к концу века повышение вполне может составить полметра. А возможно и больше -- недавние исследования показали, что повышение уровня моря в последние десятилетия частично сдерживалось накоплением воды в искусственных резервуарах.

1 мая 2008 г.

Фантазия без тормозов

Гуглоридером прибило заметку от Nature News про утверждения одной экспериментальной группы об открытии элемента 122 с массовым числом 292 (препринт arXiv:0804.3869). Более того, судя по методике этой работы (поиск тяжелых атомов в природном образце тория), этот элемент должен быть очень долгоживущим!

Утверждение авторов простое -- изучая образец тория методом масс-спектрометрии, они обнаружили два события с массовым числом 292 и зарядовым числом около 122. На возражение, что это могла быть какая-то ионизированная молекула, состоящая из нескольких атомов более легких элементов, авторы отвечают, что масса была измерена с высокой точностью, и никакие комбинации других элементов такую массу не дадут. Зато измеренное значение хорошо совпадает с ожидаемым для ядра с Z=122 и A=292. Правда, основания для таких ожиданий -- опять же их собственные расчеты (плюс еще одной группы). Странная аргументация, учитывая, что расчеты энергии связи сверхтяжелых элементов остаются пока темным лесом.

Оказывается, руководитель этой группы Амнон Маринов, специализируется на подобных "открытиях" уже давно. В архиве епринтов есть целая серия подобных статей, а в далеком 1971 году он даже публиковался в Nature с сообщениями о возможном открытии 112-го элемента (официально, этот элемент был обнаружен в 1996 году в Дармштадте). Правда, его "открытия" другими группами не подтверждаются.

Меня еще поразило в этой статье, что изначально они искали торий-292 -- это вроде как тоже их расчетами предсказывается. А это уже крышесносящие мысли -- ведь нормальные массовые числа у тория -- около 230, а тут авторы утверждают, что если добавить еще 60 нейтронов, то ядро деформируется и станет стабильным. Я понимаю, что есть нейтрон-избыточные ядра, но не до такой же степени. По-моему, это какая-то фантазия без тормозов и без оглядки на реальность.

Ceterum censeo Fabricam Super Saporis esse faciendam

Некоторые физики любят давать своим статьям экзотические заголовки. В физике частиц чемпионом, по-моему, является Икарос Биджи (Ikaros Bigi). Он может преспокойно дать заголовок на латыни (сопроводив его, впрочем, переводом на английский), или наставить аллюзий на чьи-то произведения или цитаты, или смешать в заголовке разнородные вещи, обещая какую-то связь между ними. В общем, получается забавная такая тренировка общей культуры читателя :)

Вот некоторые примеры из его статей и докладов за последние годы:

'Ceterum censeo Fabricam Super Saporis esse faciendam' ('Moreover I advise a Super-Flavour Factory has to be built')

On the brink of major discoveries in weak charm decays: A Bismarckian chance to make history

CP Violation in the SM, Quantum Subtleties and the Insights of Yogi Berra.

'I Know She Invented Fire, But What Has She Done Recently?' On The Future Of Charm Physics.

The Sybils' Advice on Charm (and tau Leptons).

The Battle of Albuera, the FC Liverpool and the standard model.

The Unreasonable success of CKM theory.

Впрочем, так он озаглавливает лишь свои статьи и доклады, без соавторов. Видно, соавторы таких вольностей не любят. :)