Знай наших! О тетракварке, точном измерении времени и лечении рака

Где поймали тетракварк и чем уникальна новая частица? Как ученым удалось проследить за электронами с точностью до аттосекунд? И какое новое свойство графена открыли физики? А также об экспериментах по борьбе с раком с помощью маленьких ядерных взрывов смотрите в новом выпуске еженедельной рубрики о российской науке «Знай наших».

сем привет! С вами Анна Шустикова и еженедельная рубрика о российской науке «Знай наших».

Начнем с новостей из мира элементарных частиц. Из школьного курса физики мы помним, что все, что существует вокруг нас, состоит из очень маленьких, элементарных частичек. Например, атомы всех веществ складываются из протонов, нейтронов и электронов. Некоторые из этих частиц, к примеру, тот же электрон, считаются бесструктурными, а другие состоят из еще более мелких, неделимых кусочков — кварков. Обычно такие составные частицы сложены из трех или двух кварков, но теоретики, пытаясь описать устройство нашей вселенной, предсказали, что должны существовать и другие частицы, например, тетракварки, состоящие из четырех, и пентакварки, состоящие из пяти кварков. И правда, в 2015 на Большом адронном коллайдере удалось обнаружить пентакварк, а совсем недавно на ускорителе Теватрон — тетракварк. Для того, чтобы сделать открытие, ученым понадобились месяцы экспериментов и годы анализа и обработки результатов. В этой работе принимало участие множество ученых из коллаборации DZero, в которую входят, в том числе, и российские физики.

Однако для того, чтобы разобраться в том, как живут, двигаются и вступают в реакции такие маленькие, элементарные частицы, необходимо не только уметь их регистрировать, но и наблюдать - а еще лучше контролировать - процессы, в которых они участвуют. А процессы эти протекают очень и очень быстро. Только представьте, характерное время динамики электронов, отвечающей за химические связи, исчисляется десятками и сотнями аттосекунд. Тут стоит заметить, что одна аттосекунда относится к одной секунде так же, как одна секунда — к всему времени жизни Вселенной. До недавнего времени считалось, что регистрировать такие быстрые процессы просто-напросто невозможно, но международная группа ученых при участии физиков из МГУ придумала схему, с помощью которой удалось провести наблюдения за такими процессы с точностью до нескольких аттосекунд. Эксперимент проводился в итальянском городе Триест и в нем применялся специальный лазер на свободных электронах. Ученые облучали атом неона идущими подряд лазерными импульсами двух разных цветов, а под действием света из атома вылетали электроны - это явление называется фотоэффект. Так вот, исследователям удалось различить фотоэлектроны, вылетающие из атома с интервалом в три аттосекунды. Теперь ученые планируют эксперименты и с более сложными, например, не атомными, а молекулярными системами, ведь научиться наблюдать, контролировать и управлять такими быстрыми процессами - один из важнейших вопросов современной физики.

Паре ученых из Института проблем передачи информации имени Харкевича РАН и Массачусетского технологического института тоже удалось сделать, казалось бы, невозможное. В своей работе они продемонстрировали, что ток в графене может течь не от плюса к минусу, а наоборот, нарушая, тем самым, закон Ома, знакомый нам еще со школы. То есть выходит, что графен обладает отрицательным сопротивлением, не замедляющим течение тока, а наоборот, как бы усиливающим его. Такое необычное поведение тока вызвано тем, что электроны в графене могут сильно взаимодействовать друг с другом и в результате вовлекать в движение соседние слои. Это похоже на течение вязкой жидкости, при движении которой образуются вихри. Это открытие поможет ученым лучше разобраться в процессах, протекающих в сильно взаимодействующих электронных системах.

А теперь перейдем от теории к практике. Дело в том, что ученые Института ядерной физики имени Будкера СО РАН начали эксперимент по лечению раковых клеток при помощи маленьких ядерных взрывов. Такая технология называется бор-нейтронозахватной терапией. Суть метода заключается в следующем: сначала пациенту вводят стабильный изотоп бор-10, который активно накапливается в быстро растущих раковых клетках. Затем пациента облучают нейтронами, которые хорошо захватываются ядрами бора. Когда это случается, происходит ядерная реакция, в результате которой раковая клетка погибает. А вот здоровые клетки остаются жить, так как в них не так много изотопа бора. Эта методика была предложена еще в 1936 году, однако не так-то просто получить пучок нейтронов с необходимыми характеристиками. Например, на данный момент существует только четыре ускорителя, подобных создать подобный пучок. Один из них был создан учеными из Сибири, и на прошлой неделе на нем начались эксперименты по лечению опухолей. Правда, пока что не на живых людях, а лишь на клеточных культурах, помещенных в специальный сосуд из оргстекла, напоминающий человеческую голову.

На этом все! Читайте свежие научные новости на сайте chrdk.ru, смотрите наши видео и до встречи на следующей неделе.
Анна Шустикова
Теги:

Читать еще на Чердаке: