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".

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:

• Объявлена официальная дата запуска LHC
  
• Новости с LHC
  
• LHC -- очень скромный эксперимент. По меркам природы, конечно.
  
• LHC и журналисты
  
• Обновленный ЦЕРНовский отчет про безопасность LHC
  
• Почему физики так уперлись в этот хиггсовский бозон?
  

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).

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.

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.

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.

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:

• Stem cells -- стволовые клетки
  
• Year of planet Earth -- геофизика, геология, климатология
  
• Method of the Year 2007 -- развитие методов секвенирования
  
• Cell Biology web focus -- биология клетки в 2007 году
  
• Ageing -- клеточные механизмы старения
  

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.

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.

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. :)

Про нуклоны и принцип запрета Паули

В конце школы/начале университета, когда я уже знал про принцип запрета Паули и строение ядра, но еще не прошел настоящего курса квантовой механики, меня смущал такой момент. С одной стороны, утверждается, что протон и нейтрон можно представить себе как два проявления одной и той же частицы -- нуклона. Но нуклоны являются фермионами, поэтому по принципу запрета Паули два нуклона в одном и том же состоянии находиться не могут. Но с другой стороны, мы же знаем, что протон и нейтрон на самом деле разные частицы, поэтому принцип запрета Паули для протон-нейтронной пары -- не указ.

Конечно, после курса квантовой механики всё становится ясно; но мне кажется, объяснить выход из этого кажущегося противоречия можно и на "любительском" уровне. Попробую это сделать -- может быть, кому-то это и пригодится.

Возьмем протон или нейтрон, находящийся в ядре. У него есть какое-то пространственное состояние и спиновое состояние. Но если его рассматривать как нуклон, то у него появляется еще и третья характеристика -- изоспиновое состояние, которое характеризует его "протонность" или "нейтронность".

У одного нуклона есть два базисных изоспиновых состояния: p или n. У двух нуклонов есть 4 базисных изоспиновых состояния: pp, nn, pn и np. На этот набор удобно взглянуть под слегка иным углом и отклассифицировать эти состояния по их симметричности при замене первого нуклона на второй. Тогда возникают три симметричных состояния: pp, nn, (pn + np) и одно антисимметричное: (pn - np).

Перемешанные состояния надо понимать так: есть один протон и один нейтрон, но неизвестно, кто из двух частиц есть кто. Что значит знак плюс или минус на таком любительском уровне, мне кажется, не объяснишь; просто надо поверить, что эти плюс и минус имеют некоторый вполне конкретный смысл.

Решение парадокса заключается в четком понимании того, что именно запрещает принцип Паули. Он говорит, что два тождественных фермиона обязаны быть в антисимметричном состоянии при одновременном изменении всех своих переменных. То есть, он запрещает двум тождественным фермионам находиться в полностью одинаковом квантовом состоянии, но разрешает им быть одинаковыми по некоторым переменным -- при условии, что они антисимметричны по другим.

Два нуклона в ядре не могут находиться в симметричном состоянии сразу по всем трем характеристикам -- пространственной, спиновой и изоспиновой. Однако они могут быть симметричны по двум характеристикам, и антисимметричны по третьей. Например, они могут находиться в одинаковом координатном и спиновом состоянии, только в том случае, они антисимметричны по изоспиновому состоянию. А это бывает, только когда изоспиновое состояние (pn-np), т.е. для протон-нейтронной, но не для протон-протонной или нейтрон-нейтронной пары.

Вот так получается, что принцип Паули в применении к нуклонам вовсе не запрещает протону и нейтрону сидеть в одинаковом координатном и спиновом состоянии.

Материалы по физике элементарных частиц

Вот небольшая подборка ссылок на образовательные ресурсы по физике элементарных частиц в целом и по LHC. Подборка будет дополняться и обновляться. Если у кого есть полезные ссылки, делитесь.

Образовательные сайты по ФЭЧ

• Fermilab Education Office -- образовательные ресурсы на сайте ФермиЛаба.
  
• Particle Adventure -- популярный рассказ в картинках про то, чем занимается физика элементарных частиц.
  
• Interactions.org -- свежие новости и прочие ресурсы по ФЭЧ.
  
• Virtual Visitor Center на сайте Стэнфордского линейного ускорителя.
  
• High-Energe Physics Made Painless -- подборка заметок про некоторые вопросы ФЭЧ в очень простом изложении.
  
• (рус) Ядерная физика в Интернете, содержит материалы и по ФЭЧ.
  

Интерактивные проекты

• The Hunt for the Higgs -- интерактивная игра "Найди бозон Хиггса".
  
• LHC game -- построй коллайдер своими силами.
  
• Fermilabyrinth -- несколько игр про ускоритель, детекторы и обработку результатов.
  

Новостные ленты по ФЭЧ

• CERN Courier -- ежемесячный бюллетень о новостях в ФЭЧ.
  
• CERN Bulletin
  
• Fermilab Today.
  
• Symmetry -- ежемесячный популярный журнал, издаваемый Фермилабом и SLAC
  
• ILC Newsline -- новости, касающиеся разработки линейного электрон-позитронного коллайдера ILC.
  

Интересные блоги

• Symmetry Breaking -- блог журнала Symmetry.
  
• Tommaso Dorigo -- физик, работающий на коллайдере CDF в Фермилабе.
  
• Resonaances -- новости и семинары ЦЕРНовского теоротдела.
  
• US/LHC Blogs -- коллективный блог.
  
• Interactions Blog Watch -- лента блогов, посвященных физике частиц.
  

Информация об элементарных частицах и их свойствах

• Particle Data Group -- сводка информации по всем открытым элементарным частицам. Краткая информация, полная информация, интерактивная система PDG Live.
  
• Краткие обзоры ключевых тем по ФЭЧ, подготовленные Particle Data Group.
  
• HEP reaction database -- поисковая система по реакциям элементарных частиц.
  

Библиографическая информация

• ArXiv.org (Архив) -- архив электронных препринтов. Практически все статьи по ФЭЧ, опубликованные за последние 15 лет, можно найти здесь в свободном доступе.
  
• eprintweb.org -- надстройка над Архивом.
  
• SLAC SPIRES -- библиографический поиск по ФЭЧ и смежным дисциплинам. Там же: поиск по людям,
  поиск по организациям и другие.
  
• HEP Reviews -- структурированная подборка обзорных статей по всем разделам ФЭЧ.
  
• Самые цитируемые работы по ФЭЧ.
  

Историческая информация

• (рус) Хроника открытий в физике ядра и элементарных частиц.
  
• History of Physics -- подборка материалов по истории физики Американского физического общества.
  

Некоторые крупные центры экспериментальной ФЭЧ

• ЦЕРН. Коллайдеры LHC (эксперименты: ATLAS, CMS, другие эксперименты), SPS, другие ускорители.
  
• DESY. Коллайдер HERA, эксперименты ZEUS, H1, HERMES, HERA-B.
  
• Fermilab. Коллайдер Тэватрон, эксперименты CDF, DZero, полный список.
  
• SLAC. Эксперимент BaBar.
  
• BNL. Коллайдер RHIC.
  
• KEK. Эксперимент Belle.
  

Образовательные материалы по LHC

• Вопросы и ответы про LHC с сайта ЦЕРНа.
  
• US/LHC -- сайт о роли США в создании и работе LHC.
  
• LHC Science -- вопросы и ответы про то, что изучает ФЭЧ и чем будет заниматься LHC.
  

Новости LHC

• LHC News
  
• News at US/LHC -- новости из разных источников.
  
• CMS Times -- новости с детектора CMS.
  
• News of the ATLAS Experiment
  

Техническая информация по LHC

• The Large Hadron Collider (pdf, 4.3 Mb) -- 22-страничный обзор. Опубликовано в New Journal of Physics 9 (2007) 335.
  
• Центр технической информации об LHC и LHC Design Report.
  
• LHC Project Reports и LHC Project Notes -- библиографическая база данных по всем техническим публикациям, связанным с LHC.
  
• Россия в эксперименте ATLAS
  
• LHC@home -- проект распределенных вычислений в помощь LHC.
  

Происхождение и эволюция рибосомы

В журнале Biology Direct (кстати, журнал с открытым доступом) на днях появилась интересная статья The origin and evolution of the ribosome. В ней проводится сравнение трехмерной структуры рибосом бактерий, архей и эукариотов, и делаются выводы относительно происхождения разных частей рибосомы.

Рибосома -- это клеточная органелла, отвечающая за трансляцию -- синтез белков по нуклеотидной последовательности РНК. Идентифицированы рибосомы в клетках были полвека назад, но только в районе 2000 года была восстановлена во всех деталях пространственная структура рибосомы. Состоит она из двух субъединиц, малой и большой. Каждая из них -- это клубок РНК цепочек и белков (нуклеопротеид), причем соотношение между белками и РНК разное у бактерий/архей/эукариот. В этой статье подробно изучаются функциональные свойства разных частей рибосомы и делается интересный вывод о том, что большая субъединица -- эволюционно более старая, а малая -- это более поздняя добавка к ней.

Хотелось бы услышать комментарии биологов.

Кстати, забавная политика у этого журнала. PDF статьи содержит не только саму статью, но и отчеты четырех рецензентов (не анонимных!), а также ответы авторов на замечания рецензентов. По-моему, это удачный шаг -- если читатель не является узким специалистом, ему будет полезно тут же почитать, как эту работу воспринимают другие люди из этого же коммьюнити.