Самые интересные открытия ученых за вторую неделю апреля

Новый шаг к созданию толерантного топлива для ядерных реакторов, изучение артефактов из мезолитических памятников Поволжья, решение «мюонной загадки» в физике высоких энергий, алгоритм для слежения за арктическими льдами, который поможет обеспечить безопасное судоходство в Северных морях, — об этих и других важных исследованиях российских ученых по версии Минобрнауки РФ, Российского научного фонда и РАН читайте в материале.



Физики доказали эффективность применения хрома для оболочек ядерного топлива

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Белоруссии и Казахстана доказали эффективность применения хромового покрытия на циркониевых оболочках ТВЭЛов — топливных элементах ядерных реакторов. Исследования показали, что зона радиационного повреждения модифицированного сплава уменьшилась на 20%, а скорость накопления водорода снизилась в 1,8 раза. Полученные данные говорят о перспективности материала для производства тепловыделяющих элементов (твэлов) следующего поколения, что откроет новые возможности в развитии ядерной энергетики.

«По сути мы смогли увидеть, что происходит с материалом внутри действующего водо-водяного энергетического ядерного реактора. Результаты показали, что при нанесении защитного слоя хрома толщинами 6-10 микрометров водород накапливается в пределах границы раздела хрома и циркония, снижая риск возникновения парациркониевой реакции. При этом скорость накопления водорода внутри стенок стержня в 1,8 раза ниже по сравнению с материалом без покрытия», — рассказал один из авторов исследования, доцент отделения экспериментальной физики ТПУ Виктор Кудияров.

Сейчас в ТПУ изучают способность хромового покрытия на циркониевых оболочках твэлов противостоять окислительным процессам и обеспечивать дополнительную защиту элементам ядерного топлива.

Неолитическую революцию в древнем Поволжье связали с глобальным похолоданием

Ученые Новосибирского государственного университета (НГУ) совместно с коллегами из Самарского государственного социально-педагогического университета (СГСПУ) и Института археологии и этнографии СО РАН исследовали артефакты из мезолитических памятников Поволжья, применив для этого методы радиоуглеродного и изотопного анализа.

Благодаря полученным датировкам удалось установить, что примерно 10 тысяч лет назад в лесостепное Поволжье пришли группы людей с более северных лесных территорий и впервые завезли на эти территории рубящие орудия и наконечники стрел. Это подтверждает тезис об активных контактах разнокультурных групп в лесостепи, а благодаря проведенному определению абсолютного времени бытования опорных комплексов региона стало возможным привязать эти контакты к хронологической шкале.

Используя созданную методами машинного обучения хронологическую модель для полученных из древнего Поволжья радиоуглеродных дат, ученые определили периоды высокой и низкой активности населявших эту территорию людей каменного века, а затем сопоставили их с общемировыми данными о климатических изменениях. Выяснилось, что наиболее значительное влияние на мезолитические коллективы лесостепного Поволжья оказало событие глобального похолодания, имевшее место 8,2 тыс. лет назад. Оно привело к угасанию прежней культурной традиции. На смену людям мезолита пришли новые мигранты, которые кроме специфических навыков обработки камня принесли в регион одну из новаций следующей археологической эпохи (неолита) — керамику.

Биологи изучили способность рецептора TLR2 связывать ионы цинка

Исследователи из Института биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН вместе с китайскими коллегами изучили способность рецептора TLR2 связывать ионы цинка. Этот рецептор играет важную роль в системе врожденного иммунитета, помогая организму распознавать патогены и запускать защитные реакции.

По словам ученых, это взаимодействие происходит с высокой аффинностью и специфичностью. В своем исследовании им удалось определить аминокислоты, участвующие во взаимодействии TLR2 с цинком, а также показать их важность для функционирования рецептора. Полученные данные позволяют предположить, что цинк может участвовать в регуляции активности TLR-рецепторов. Эти результаты дополняют существующие представления о механизмах работы врожденного иммунитета.

Исследование дополняет существующие представления о механизмах работы TLR-рецепторов. Оно также предполагает, что цинк может участвовать в запуске иммунного ответа.

Полисахариды красных водорослей эффективно подавляют репликацию вируса

Ученые из Владивостока выяснили, что полисахариды, вырабатываемые дальневосточными красными водорослями Mazzaella parksii, могут эффективно подавлять репликацию патогенных вирусов, в том числе коронавируса, вызывающего COVID-19.

Результаты показали, что полисахариды из M. parksii представляют собой смесь каррагинанов с семью желирующими и одной нежелирующей фракцией. Основная доля полисахаридов (58 %) приходится на нежелирующую фракцию. В состав желирующих фракций входят звенья каппа-, йота-, мю-, ню- и лямбда-каррагинанов, тогда как нежелирующая фракция представлена гамма-, дельта-, омикрон-каррагинанами и несульфатированным каррагинаном.

Как показали исследования, изученная смесь полисахаридов обладает отличными противовирусными свойствами в отношении SARS-CoV-2 и не токсична для нормальных клеток. Полисахариды эффективно подавляют репликацию вируса и предотвращают его взаимодействие с клеткой на ранних стадиях инфицирования. Полученные результаты позволяют надеяться, что каррагинаны могут стать надежным помощником в профилактике и лечении коронавирусной инфекции. Дальнейшие исследования откроют перспективы их использования в прикладной медицине.

Ученые предложили решение «мюонной загадки» в физике высоких энергий


Сотрудники Института ядерных исследований РАН и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова предложили решение «мюонной загадки» в физике высоких энергий. Они нашли объяснение тому, почему экспериментальные данные по количеству мюонов — неустойчивых элементарных частиц — в атмосфере не соответствуют расчетам. Причиной может быть недооценка энергии космических лучей. Эта энергия обычно рассчитывалась по правилам и формулам общепризнанной Стандартной модели, описывающей взаимодействие всех элементарных частиц. Оказалось, что эффекты новой физики при высоких энергиях делают оценку энергии космических лучей существенно смещенной, что приводит к неправильному ожидаемому числу мюонов.

Так, если энергия первичной частицы оказывается недооцененной (когда расчетные значения ниже настоящих), следует ожидать, что в реальности и число порождаемых ею мюонов в атмосфере будет больше. Вероятно, как раз это и видят современные установки на практике, поясняют физики.

«Энергия первичной частицы может оказаться недооцененной потому, что физика на масштабах самых высокоэнергетичных космических лучей отклоняется от предсказаний Специальной теории относительности. То есть стандартные методы расчетов с общепринятыми соотношениями между энергией и импульсом частиц восстанавливают энергию неправильно. Поэтому мы предположили, что нужно скорректировать это соотношение в случае высокоэнергетических потоков частиц», — рассказал участник проекта Андрей Шарофеев, аспирант МГУ, стажер-исследователь ИЯИ РАН.

Чтобы проверить эту гипотезу, физики математически смоделировали развитие широких атмосферных ливней с учетом нового — модифицированного для высоких энергий — соотношения между энергией и импульсом. Оказалось, что в этом случае удается практически разрешить «мюонную загадку»: смоделированная величина эффекта от недооценки энергии сходится с той, что измерена в экспериментах по изучению широких атмосферных ливней.

Алгоритм для слежения за ледяным покровом повысит безопасность судоходства

Российские ученые разработали алгоритм для слежения за арктическими льдами, который поможет обеспечить безопасное судоходство в Северных морях. Они предложили отслеживать изменение частот радиоволн, излученных спутниками систем GPS и ГЛОНАСС и отраженных от поверхности Земли, для наблюдения за ледяным покровом Мирового океана. Разброс частот отраженных радиоволн зависит от характеристик отражающей поверхности. Это позволяет, например, отличить лед от открытой воды, что критически важно для климатических исследований и обеспечения безопасного судоходства.

Ученые использовали данные со спутника, полученные для Охотского моря, а также южной части Атлантического океана и моря Уэдделла у берегов Антарктиды. Анализируя изменения частоты сигналов — доплеровские спектры, — исследователи смогли определить, от чего эти сигналы отразились — ото льда или от воды. Ключевым отличием стало то, что морской лед отражает сигналы как плоская поверхность, тогда как на открытой воде даже при полном штиле есть волны. В результате отражение ото льда на спектре выглядит как острый пик, а от воды — как пологий «колокол».

«Предложенный способ может использоваться для картографирования ледяного покрова в Арктике и Антарктике, в том числе для наблюдения за климатом Земли и для нужд Северного морского пути. При этом метод можно реализовать с помощью существующих спутниковых систем и перспективных российских разработок, благодаря чему его внедрение можно считать экономически выгодным», — рассказал участник коллектива из ИПФ РАН, соисполнитель проекта Юрий Титченко, заместитель заведующего отделом по научной работе отдела радиофизических методов в гидрофизике ИПФ РАН.