НАУЧНЫЕ ОТКРЫТИЯ, МЕНЯЮЩИЕ МИР

Вакцины от коронавируса

К 2021 году в разных странах появилось несколько вакцин, которые используются против COVID-19. В России в августе 2020 года регистрацию прошел препарат «Спутник V», созданный Центром имени Н.Ф. Гамалеи, а в октябре была зарегистрирована вакцина новосибирского центра «Вектор» — «ЭпиВакКорона».

Сейчас еще одна отечественная вакцина — «Ковивак» от Центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов имени Чумакова РАН — проходит третью фазу клинических испытаний.

Почему это важно? Кажется, что ответ очевиден, но все же еще раз напомним: вакцинация — это единственный способ противостоять смертельно опасному вирусу. Вакцинироваться безопаснее, чем болеть COVID-19.

Первый за 10 лет отечественный препарат от эпилепсии «Дибуфелон»

Ученые Института биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН синтезировали новый фенольный антиоксидант фенозан. Это вещество снижает интенсивность судорожных припадков, предупреждает кровоизлияние в мозг и поддерживает сохранность центральной нервной системы, которая разрушается при эпилепсии.

На основе антиоксиданта фенозана было разработано противоэпилептическое лекарство «Дибуфелон». В 2021 году оно поступило в аптеки. Его путь от этапа создания молекулы до попадания в арсенал врача-эпилептолога занял 23 года.

Почему это важно? Более миллиона человек в России страдает от эпилепсии, а создать лекарство от нее очень трудно.

Первый в мире комбинированный тест для «госпитальной четверки»

Среди самых опасных инфекционных заболеваний, наличие которых у пациента надо определить в первую очередь, первое место занимает так называемая госпитальная четверка: гепатиты В и С, ВИЧ и сифилис. Одно из этих заболеваний обычно «тянет» за собой и другое. Но процесс анализа отнимает у лаборантов очень много времени: на проверку всей «четверки» у одного пациента надо потратить целый рабочий день. Это создает серьезную нагрузку на систему здравоохранения.

Компания «Биопалитра» разработала новый, более простой и дешевый метод диагностики, когда вся «четверка» проверяется одновременно. В 2021 году тест ушел в серийное производство.

Почему это важно? Разработка позволит делать более быстрые и дешевые анализы на социально значимые заболевания — ВИЧ, гепатиты В и С, сифилис. В России ситуация с этими инфекциями остается пока тревожной. Поэтому для нас особенно важно иметь такую систему тестирования.

Самая точная карта Вселенной в рентгеновских лучах

В июне 2020 года обсерватория Спектр-РГ завершила первое сканирование небесной сферы с помощью рентгеновских телескопов.

Телескоп eROSITA построил лучшую в мире детальную карту всего неба в мягких рентгеновских лучах и обнаружил более миллиона источников рентгеновского излучения. Большинство найденных объектов являются активно растущими сверхмассивными черными дырами.

Телескоп ART-XC им. М. Н. Павлинского, разработанный и созданный Институтом космических исследований РАН и Российским федеральным ядерным центром в Сарове, получил уникально четкую карту всего неба в более жестком рентгеновском диапазоне энергий.

Почему это важно? Как ни крути, а Вселенная — это наш дом, так что неплохо бы знать, как он на самом деле выглядит.

Гамма-обсерватория TAIGA

Уникальный проект представляет собой комплекс из нескольких установок для исследования источников астрофизического электромагнитного излучения, которое несет огромную энергию. Такими источниками являются самые мощные объекты во Вселенной: сверхновые звезды, блазары и другие.

TAIGA создана усилиями международной коллаборации во главе с Иркутским государственным университетом, при поддержке Правительства РФ и зарубежных партнеров. В 2021 году установка была запущена. Гамма-обсерватория находится в 150 км от Иркутска, на территории Тункинского астрофизического центра коллективного пользования Иркутского госуниверситета.

Почему это важно? Гамма-обсерватория позволит изучит объекты с самой высокой энергией, какие есть во Вселенной.

Глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD

Нейтрино — это частицы, у которых нет заряда, крайне малая масса и скорость, близкая к скорости света. Из-за того что нейтрино практически не взаимодействуют с другими частицами, их невероятно сложно зарегистрировать. Однако именно этим — охотой за нейтрино — и будет заниматься Байкальский телескоп. Эта установка класса мегасайенс открывает беспрецедентные возможности для изучения Вселенной.

Проект создавался под руководством специалистов Объединенного института ядерных исследований и Института ядерных исследований РАН. Телескоп начал работу в 2021 году.

Почему это важно? С помощью нейтринного телескопа ученые попытаются ответить на фундаментальные вопросы образования галактик, эволюции Вселенной и устройства мира.

Новый экзотический тетракварк

Об открытии объявила в конце июля 2021 года коллаборация LHCb (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям), в которую входят Институт ядерной физики СО РАН, Новосибирский государственный университет, Курчатовский институт и др.

Обнаруженная частица сильно выделяется среди собратьев и фактически представляет собой новую форму материи. Кроме того, ее время жизни примерно в 10-500 раз больше частиц с похожей массой.

Почему это важно? Теория под названием «Стандартная модель» описывает большую часть взаимодействий известных науке элементарных частиц. Теория эта не идеальна. Поэтому ученые ищут так называемую Новую физику — фундаментальные знания, которые лягут в основу новой супертеории, способной изменить наши представления о Вселенной. Каждая новая экзотическая частица приближает нас к Новой физике.

Первый эксперимент на коллайдере NICA

В 2021 году прошел первый сеанс полного цикла ускорения на коллайдере NICA. Эта установка класса мегасайенс, которая строится вместе с ведущими исследовательскими центрами мира в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ).

Эксперименты на коллайдере NICA помогут приблизиться к пониманию того, как устроена Вселенная на фундаментальном уровне. Первый сеанс прошел в рамках эксперимента BM@N (расшифровывается как «барионная материя на нуклотроне»). Его цель — исследовать свойства барионной материи — вещества, из которого состоит планета Земля и все, что на ней находится.

Работа ученых, проводивших эксперимент, была удостоена медали РАН.

Почему это важно? Коллайдер NICA нужен для фундаментальных научных исследований. Результаты, которые планируется получить на NICA, пригодятся всем — от медиков до астрофизиков.

Цифровой двойник СКИФа

«Сибирский кольцевой источник фотонов» — именно так расшифровывается аббревиатура «СКИФ». Это устройство для получения рентгеновского излучения большой интенсивности, позволяющего исследовать структуру различных веществ на наноуровне.

В марте 2021 года стало известно, что у СКИФа появится цифровой двойник — первый в мире для установки класса мегасайенс. Цифровыми двойниками называют виртуальные копии реальных объектов. Это гибкие, обучаемые системы. Изначально они содержат базовую информацию о своих прототипах, но со временем обогащаются новыми данными.

Почему это важно? Цифровой двойник увеличивает эффективность реального объекта. С его помощью можно моделировать эксперименты, проверять сценарии, виртуально тестировать работу установки.

Первая в мире Фабрика сверхтяжелых элементов

Речь идет об установке для синтеза новых — следующих за 118-м — элементов Периодической таблицы Менделеева. Построена Фабрика в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне.

Чтобы доказать работоспособность ускорителя, ученые воспроизвели прежние результаты: в январе 2021 года они успешно провели эксперименты по синтезу 115-го элемента московия. Он был впервые получен в 2003 году.

Сейчас всего две страны в мире — США и Россия — располагают возможностями в одиночку, не прибегая к помощи зарубежных институтов, проводить исследования по синтезу новых химических элементов.

Почему это важно? Во-первых, мы пока не знаем, где заканчивается Периодическая таблица. Чтобы это выяснить, нужно синтезировать новые элементы и изучать их. Во-вторых, есть гипотеза, что существует так называемый Остров стабильности, где встречаются долгоживущие изотопы тяжелых ядер. Фабрика позволит проверить эту гипотезу.

Реактор «ПИК»

Эта установка служит мощным источником нейтронов — тяжелых частиц, не имеющих электрического заряда. Из протонов (частиц, заряженных положительно) и нейтронов состоит атомное ядро.

В реакторе «ПИК» нейтроны замедляются до необходимой энергии, выводятся по специальным каналам и транспортируются к экспериментальным установкам для проведения исследований.

«ПИК» превосходит по своим возможностям все действующие исследовательские реакторы. Он находится в Гатчине, на территории Петербургского института ядерной физики Курчатовского института.

Почему это важно? Нейтроны нужны физикам, материаловедам, химикам, биологам и врачам. Например, с помощью нейтронов изучают ядерные реакции, поведение элементарных частиц, структуру и состав веществ. Кроме того, нейтрон — это, по сути, еще одна лекарственная форма: потоками нейтронов лечат онкологические заболевания. Реактор «ПИК» позволит разрабатывать новые методы нейтронотерапии.

Инновационный атомный энергоблок

В 2021 году в Томской области началось строительство атомного энергоблока мощностью 300 МВт с реактором на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300. Новый энергоблок станет частью важнейшего для всей мировой ядерной отрасли объекта — Опытного демонстрационного энергокомплекса (ОДЭК). Этот кластер ядерных технологий будущего включает в себя и модуль по рециклингу отработавшего топлива.

Почему это важно? Преимущество реакторов на быстрых нейтронах – способность эффективно использовать для производства энергии вторичные продукты топливного цикла (в частности, плутоний). Это позволит решить вопросы накопления отработавшего топлива и ядерных отходов.

Реактор Т-15МД

Это самая мощная термоядерная установка в России. Ее уникальность — в сочетании высокой мощности с компактными размерами. Это стало возможно благодаря целому ряду новых технологий, разработанных Курчатовским институтом. Установка Т-15МД входит в структуру международного термоядерного проекта ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor).

Почему это важно? Ведение токамака в эксплуатацию станет еще одним шагом к овладению управляемым термоядерным синтезом — неиссякаемым и экологически безопасным источником энергии.

Уникальный материал-сверхпроводник

Сверхпроводимостью называется явление, при котором электрическое сопротивление какого-либо материала полностью исчезает. Свойства сверхпроводников делают их также идеальными диамагнетиками — материалами, не имеющими внутреннего магнитного поля. Поэтому ранее эти два свойства — сверхпроводимость и магнетизм не наблюдались одновременно у одного вещества.

В 2020 году физики и провели эксперимент и открыли новое квантовое состояние сверхпроводника, делающее материал источником магнитного поля.

Почему это важно? Это очередной шаг в создании сверхпроводящих устройств, за которыми — будущее энергетики.

Живые растения, светящиеся в темноте

В 2020 году в Nature Biotechnology вышла статья, где описывается создание растений, способных самостоятельно светиться в темноте. Свечение видно невооруженным глазом.

Сначала авторам статьи установить все компоненты, необходимые для биолюминесценции в грибах. Они впервые полностью расшифровали механизм свечения в сложном многоклеточном организме. В итоге ученые успешно перенесли необходимую для свечения ДНК из грибов в растения.

Проведенное исследование — это результат совместной работы московского биотехнологического стартапа Планта, Института биоорганической химии РАН, станции искусственного климата Биотрон и Института науки и технологий Австрии.

Почему это важно? Во-первых, это красиво. Возможно, светящийся цветок можно будет купить в магазине и поставить у себя дома. Во-вторых, теперь ученые смогут использовать свечение для наблюдения за внутренними процессами в растениях, не прибегая к химическим реагентам. И, в-третьих, мы стали чуть больше знать о том, как устроен мир, что само по себе прекрасно.

Белки, которые помогут создать питательные и гипоаллергенные сорта растений

Белки амилоиды — структуры неоднозначные. С одной стороны, они способны вызывать диабет II типа и болезнь Альцгеймера, с другой — могут добросовестно отвечать за жизненно важные процессы в клетках.

В 2020 году сотрудники ВНИИ сельскохозяйственной микробиологии, СПбГУ, Института цитологии РАН, Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Казанского федерального университета вместе с французскими коллегами впервые доказали, что амилоиды есть и у растений. Кроме того. выяснилось, что в семенах некоторых бобовых большая часть амилоидов образуется из-за вещества вицилина — одного из самых сильных аллергенов.

Почему это важно? Это открытие может помочь создать сорта бобовых с менее аллергенными семенами.

Муравьи и их профессии

В науке о поведении животных понятие «личности» означает, что индивидуум в разных обстоятельствах ведет себя с одинаковой долей агрессивности, исследовательской активности, подвижности, смелости, способность к обучению и т.д.

Рыжие лесные муравьи способны создавать сложные социальные системы, где каждый занимается своим делом: есть разведчики, пастухи, охранники. Причем профессиональное разделение основано именно на поведенческих качествах. То есть, нельзя стать охранником потому, что ты большой — важно быть агрессивным.

В 2021 году ученые из лаборатории поведенческой экологии Института систематики и экологии животных СО РАН впервые изучили когнитивные способности и особенности поведения отдельных особей рыжих лесных муравьев. Оказалось, что они получают специализацию в зависимости от особенностей своей «личности».

Почему это важно? Все-таки у механизмов социального поведения некоторых животных и людей есть на удивление много общего. Так что исследование новосибирских биологов — это в каком-то смысле и про нас с вами тоже.

Детектор нейтрино для защиты АЭС

В 2020 году ученые Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» создали сенсор для регистрации поступающих от ядерного реактора потоков нейтрино — элементарных частиц, у которых нет заряда, крайне малая масса и скорость, близкая к скорости света.

Известно, что частицы нейтрино легко проходят даже через бетонную защиту и оборудование атомных электростанций. Поэтому нейтринный детектор позволит дистанционно отслеживать процессы, происходящие в активной зоне ядерного реактора.

Почему это важно? Использование этой технологии позволит предотвращать техногенные катастрофы.

Модель для изучения климата и предсказания погоды

В 2020 году ученые Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН совместно с зарубежными коллегами создали уникальный массив данных о состоянии атмосферы в Северной Атлантике за последние 40 лет. Данные позволяют анализировать около 200 параметров атмосферы — давление, температуру, влажность воздуха, электрические показатели и другие — каждые три часа за период с 1979 года по настоящее время.

Почему это важно? Изучение этих данных поможет сделать погоду предсказуемее и безопаснее для людей. Например, можно будет в деталях исследовать, как формируются океанические волны-убийц, циклоны, которые вызывают штормы и т.д.

Защита для биочипов

Биологические микрочипы являются перспективным инструментом медицинской диагностики. Поверхность микрочипа содержит белки, нуклеиновые кислоты или биоструктуры, способные детектировать определенные молекулы. Однако все биомикрочипы имеют серьезный недостаток: их поверхность подвержена загрязнению, которое затрудняет анализ.

В 2020 году группа исследователей Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН синтезировала соединение, которое защищает поверхность микрочипов от загрязнений, а также позволяет управлять их гидрофобностью — способностью отталкивать воду.

Почему это важно? Разработка поможет повысить чувствительность анализов сложных биологических проб при выявлении различных патогенов и биомаркеров заболеваний.

Подготовлено по материалам официального сайта годнауки.рф