Будущее - рядом

Космический телескоп Джеймс Уэбб — крупнейшая инфракрасная обсерватория, запущенная 25 декабря 2021 года ракетой «Ариан‑5» и работающая на гало‑орбите вокруг точки Лагранжа L2 в 1,5 млн км от Земли, где гигантский пятислойный экран (размером с теннисный корт!) защищает его от тепла Солнца, Земли и Луны. Наблюдая в диапазоне примерно 0,6–28,5 мкм, «Уэбб» заглядывает в эпохи первых галактик, изучает зарождение планет и «погружает» инфракрасный взгляд в пыльные области, недоступные телескопам видимого диапазона.

Сердце обсерватории — составное зеркало диаметром 6,5 м из 18 позолоченных бериллиевых сегментов, раскрывающееся уже в космосе и выравниваемое с точностью до десятков нанометров, чтобы дать резкое изображение на инфракрасных волнах.

Пятислойный термощит из каптона с алюминиевым и кремниевым покрытиями охлаждает оптику ниже ~50 K, а прибор MIRI доводится до ещё более низких температур для работы в среднем ИК‑диапазоне, обеспечивая экстремальную чувствительность к самым тусклым источникам.

Набор инструментов включает NIRCam (изображения и фотометрия в ближнем ИК), NIRSpec (спектроскопия, в том числе мультиобъектная), MIRI (средний ИК) и связку FGS/NIRISS для точного наведения и специальных режимов наблюдений, покрывая ключевые задачи от съёмки до расщепления света на спектр.

Что уже увидел «Уэбб»
Первый «глубокий» снимок SMACS J0723.3−7327 и последующие обзоры показали невероятно далёкие и тусклые галактики, открывая окно в раннюю Вселенную и уточняя темпы звездообразования в юные космические эпохи. В ближнем окружении Солнечной системы обсерватория представила детальные портреты Юпитера с полярными сияниями и тонкими кольцами, показала яркие кольца Нептуна и Урана, а также изучила гейзеры Энцелада и динамику атмосфер на соседних планетах и спутниках. В экзопланетологии телескоп вывел в рутину то, что ещё недавно считалось подвигом: высокоточные спектры транзитных планет с линиями молекул и облачными эффектами, что прокладывает путь к сравнению «климатов» чужих миров.

Работа в точке Лагранжа L2 дарит стабильную «холодную» среду и широкое поле доступного неба, но требует экономного расхода топлива и тщательного теплового баланса, ради чего всё — от щита до ориентации — подчинено строгой терморегуляции. Реальные космические риски тоже не миф: в мае 2022 года один из сегментов ощутил удар микрометеороида, однако тонкая перенастройка оптики удержала качество изображения в пределах требований миссии и позволила продолжить науку без заметной потери остроты. И всё же главная «магия» Золотого ока — сочетание гигантского зеркала, криогенной инженерии и спектроскопии: именно она превращает красивые картинки в измерения, по которым пересобирается история материи — от звёздных материнских коробок до атмосфер далёких планет.

Ученые из Калифорнийского технологического института (Caltech) нашли способ значительно продлить жизнь квантовой информации, превращая ее в звуковые волны. Это элегантное решение одной из главных проблем квантовых вычислений, быстрой потери данных — открывает путь к созданию практичных и мощных квантовых компьютеров.

Главный недостаток современных сверхпроводящих кубитов, используемых Google и IBM, — их «забывчивость». Хрупкое квантовое состояние, в котором хранится информация, разрушается за считанные микросекунды из-за внешних помех. Команда Caltech разработала гибридную систему, где информация из «шумного» электрического кубита передается на крошечный и более стабильный механический резонатор.

Этот резонатор, похожий на микроскопический камертон, вибрирует на сверхвысоких частотах. Квантовое состояние кубита преобразуется в квантованные звуковые колебания — фононы. Информация, сохраненная в виде звуковой волны, оказалась гораздо более устойчивой: время ее жизни увеличилось в 30 раз. Это позволяет «паковать» квантовые данные, выполнять другие операции, а затем считывать их обратно для дальнейших вычислений.

Открытие доказывает состоятельность новой концепции гибридных квантовых систем, где разные физические платформы выполняют те задачи, в которых они сильны: сверхпроводящие кубиты — для быстрых вычислений, а механические резонаторы — для надежного хранения. Этот подход делает архитектуру квантовых компьютеров более похожей на классические, с разделением на процессоры и модули памяти, приближая эру практических квантовых вычислений.

Исследователи из Гарвардской медицинской школы совершили прорыв в понимании и лечении болезни Альцгеймера. В ходе десятилетнего исследования, было установлено, что одной из самых ранних причин заболевания является дефицит лития в мозге, удалось полностью восстановить память у мышей с помощью низких, нетоксичных доз специального соединения лития.

Верхний ряд: В мышиной модели болезни Альцгеймера дефицит лития (справа) значительно увеличил отложения бета-амилоида в мозге по сравнению с мышами с нормальным физиологическим уровнем лития (слева). Нижний ряд: То же самое наблюдалось и в отношении тау-белка нейрофибриллярных клубков, участвующих в болезни Альцгеймера.

Открытие кардинально меняет представление о механизмах развития болезни. Ученые выяснили, что токсичные амилоидные бляшки, которые долгое время считались главным виновником гибели нейронов, на самом деле действуют как «ловушки», связывая и выводя из строя литий — важнейший микроэлемент для здоровья мозга. По новой теории, именно этот дефицит лития, а не само наличие бляшек, запускает каскад разрушительных процессов. Это объясняет, почему у некоторых людей амилоидные бляшки в мозге есть, но деменция не развивается.

Команда ученых не только определила проблему, но и нашла её возможное решение. Они обнаружили, что соединение оротат лития (lithium orotate) способно избегать захвата амилоидными бляшками и доставлять литий к клеткам мозга. Эксперименты на мышах с развитой стадией болезни Альцгеймера показали беспрецедентный результат: патологические изменения в мозге были обращены вспять, а утраченная память полностью восстановилась. Важно, что лечебный эффект был достигнут при дозах, в тысячи раз меньших, чем те, что используются в психиатрии, что исключает риск побочных эффектов.

Это открытие является одним из самых значительных за последние десятилетия и открывает принципиально новое направление для создания лекарств, способных не просто замедлять, а потенциально излечивать болезнь Альцгеймера.

Ученые из Университета Южной Калифорнии предложили элегантное решение одной из главных проблем на пути к созданию мощного квантового компьютера. Они теоретически описали новую квазичастицу, названную «неглектон», которая способна превратить высокостабильные, но ограниченные в функциональности топологические кубиты в универсальный вычислительный инструмент.

Проблема заключалась в том, что самый перспективный тип топологических кубитов, «изинговские анионы» — устойчив к внешним помехам, но позволяет выполнять лишь ограниченный набор логических операций. Этого недостаточно для решения произвольных задач, что делало невозможным создание на их основе универсального квантового компьютера. Исследователи математически доказали, что добавление в систему всего одной неподвижной частицы-неглектона снимает это фундаментальное ограничение.

Название «неглектон» происходит от английского слова neglect (пренебрегать), поскольку частица возникает в сложных математических теориях, где подобные объекты ранее считались бесполезными и отбрасывались. Теперь же ученые видят в этом «математическом мусоре» ключ к прорыву. Вычисления в такой системе должны производиться путем «запутывания» траекторий анионов вокруг статичного неглектона.

Хотя неглектон пока существует лишь на бумаге, это открытие открывает новое направление для экспериментальной физики. Следующим шагом станет поиск или создание материала, в котором можно было бы физически реализовать и удержать эту частицу. Если это удастся, человечество может оказаться на пороге создания отказоустойчивых квантовых компьютеров, способных решать сложнейшие задачи.