Нобелевская премия 2019, 2020...

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Нобелевская премия 2019, 2020...

Номер сообщения:#1   morozov »

Нобелевская премия по физике за 2019 год присуждена за революционные открытия в астрономии
8 октября 2019


Изображение
Джеймс Пиблз, Дидье Кело и Мишель Майор разделят приз в 900 тысяч долларов
Шведская королевская академия наук объявила во вторник, что Нобелевская премия по физике в 2019 году будет вручена Джеймсу Пиблсу - за теоретические открытия в области физической космологии, а также Мишелю Майору и Дидье Кело - за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа.

Шведская королевская академия назвала открытия ученых революционными для астрономии. Так был оценен их вклад в изучение эволюции Вселенной и места Земли в ней.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#2   morozov »

Нобелевскую премию по химии присудили за разработку литий-ионных батарей
12:51 09.10.2019 (обновлено: 22:22 09.10.2019)
Изображение
Перед объявлением лауреатов Нобелевской премии
© AFP 2019 / Jonathan Nackstrand
СТОКГОЛЬМ, 9 окт — РИА Новости. Джон Гуденаф, Стенли Уиттингхем и Акира Йошино стали лауреатами Нобелевской премии в области химии за 2019 год за разработку литий-ионных батарей.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Кисантий
Сообщения: 7630
Зарегистрирован: Ср ноя 04, 2009 18:57

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#3   Кисантий »

Джеймс Пиблз.Родился 25 апреля 1935 года в Сен-Бонифасе — франкоязычном городе, который в 1971 году стал пригородом Виннипега; вырос в Сен-Витале. Его отец работал клерком на зерновой бирже в Виннипеге, мать была домохозяйкой :wink:
Кот это очень древнее и неприкосновенное животное. Кот спас жизнь хозяину, позвонив в 911

Аватара пользователя
Кисантий
Сообщения: 7630
Зарегистрирован: Ср ноя 04, 2009 18:57

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#4   Кисантий »

Кот это очень древнее и неприкосновенное животное. Кот спас жизнь хозяину, позвонив в 911

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#5   morozov »

Изображение

Нобелевка в каждом кармане

22.10.2019 / № 290 / с. 2 / Олег Дрожжин / Нобелевская неделя / 1135 просм., 140 — сегодня / Комментариев нет
Изображение
Олег Дрожжин

В 2019 году Нобелевскую премию по химии за вклад в создание литий-ионных аккумуляторов получили трое ученых — Акира Ёсино, Стэнли Уиттингем и Джон Гуденаф. Это событие, разумеется, всколыхнуло и обрадовало всю научную общественность, прямо или косвенно связанную с электрохимическими источниками тока в частности, и материаловедением вообще. В этой статье мы постараемся разобраться с двумя вопросами: во-первых, почему премию дали именно за литий-ионные аккумуляторы (ЛИА), а во-вторых, почему ее удостоились именно эти трое ученых.

Чтобы ответить на первый вопрос, достаточно взглянуть на свой мобильный телефон, планшет или ноутбук — те вещи, без которых нашу жизнь сложно представить (если вы живете, скажем, в Норвегии или Калифорнии, то можно еще взглянуть на парковку, но в России электромобили приживаются гораздо медленнее по целому ряду причин). Собственно, мобильная электроника была в 1990-х годах основным драйвером развития технологии ЛИА: объемная плотность энергии, которая значительно превышает этот показатель у предшественников, сыграла здесь решающую роль. Второй отраслью, быстро оценившей преимущества ЛИА, были космические предприятия и агентства. Здесь уже ориентировались больше на массовую плотность энергии и отличную циклируемость батарей при большой глубине разряда. Удельная плотность современных батарей на основе ЛИА составляет 150−200 Вт x ч / кг (для единичной ячейки приближается к 300 Вт x ч / кг), а аналогичный показатель для массовых предшественников — свинец-кислотных, никель-кадмиевых и никель-металлгидридных — составляет в среднем 40, 60 и 90 Вт x ч / кг соответственно. Таким образом, технология ЛИА действительно оказалась революционной, и если на рубеже XX и XXI веков революция затронула в основном мобильную электронику и космическую индустрию, то сейчас триумфальное шествие ЛИА перекинулось на электротранспорт и крупные системы генерации электроэнергии. Преимущества электротранспорта перед бензиновыми аналогами обсуждать, наверное, уже даже несерьезно, а что касается последней области — ЛИА являются наиболее эффективным и удобным способом сглаживания и согласовывания пиков выработки и потребления энергии для электростанций, относящихся к «альтернативной» энергетике — в основном речь идет о солнечных и ветряных станциях. Если раньше применение ЛИА в этой области сдерживалось высокой ценой за кВтч энергии, то снижение этого показателя до 200−300 долл. / кВтч дало толчок и этому рынку ЛИА.
Изображение
Схема работы ЛИА. Иллюстрация автора
Ответ на второй вопрос менее очевиден для широкой публики, но вполне понятен для специалистов. Конечно, проблемами ЛИА заняты тысячи ученых по всему миру, и многие из них внесли существенный вклад в развитие науки и технологии. Разумеется, невозможно как-то численно и абсолютно объективно оценить вклад каждого из них. Тем не менее, Нобелевский комитет сделал свой выбор, и обосновать его можно следующим образом.
Изображение
Стэнли Уиттингем. Фото с сайта binghamton.edu

Майкл Стэнли Уиттингем более всего известен тем, что инициировал саму концепцию литий-ионного аккумулятора. Он предложил катодный материал на основе дисульфида титана, структура которого сохранялась бы при многократном внедрении/извлечении катионов лития. Такой способ хранения носителей заряда отличается от предшествующих решений, где кристаллическая структура катода и анода не сохранялась в ходе заряда-разряда (этот механизм называют «конверсионным»). Преимущество интеркаляционного механизма — высокая удельная и объемная плотность энергии, малое изменение объема материала и крайне низкая деградация при многократном заряде-разряде — т. е. те самые отличия ЛИА, которые обеспечили успех технологии. Уиттингем создал прототип, но на тот момент не существовало интеркаляционного анода, поэтому противо­электродом сульфиду титана служил металлический литий либо сплавы на его основе.
Изображение
Джон Гуденаф. Фото с сайта ox.ac.uk
Следующим — в хронологическом порядке — открытием стал оксид кобальта и лития, предложенный Джоном Гуденафом в качестве катода. LiCoO2 обладал более высоким рабочим потенциалом по сравнению с дисульфидом лития и отличался еще большей плотностью энергии и лучшей циклируемостью. Примечательна сама идея использования оксида в качестве интеркаляционного катода — до этого считалось, что связи Li—O слишком прочны и литий не будет обладать высокой подвижностью в оксидных материалах. Неудивительно, что новаторскую идею предложил именно Гуденаф — он фактически является отцом всей современной химии твердого тела, и спектр его научных интересов и достижений гораздо шире области ЛИА. Собственно, из всей троицы лауреатов Гуденафа можно назвать наиболее заслуженным: по некоторым данным, 97-летнего ученого многократно номинировали на премию в течение последних десятилетий, однако по разным причинам обходили. Возвращаясь к оксиду LiCoO2, можно упомянуть, что Гуденаф попал в самую точку: сегодня, почти сорок лет спустя после выхода статьи в Materials Research Bulletin (кстати, это самая цитируемая статья в журнале), кобальтат лития до сих пор используется примерно в 30% ЛИА. Еще 40% используют оксиды, производные от LiCoO2, — ­Li (Ni, Mn, Co) O2
или Li (Ni, Co, Al) O2. Оставшиеся проценты делят между собой постепенно уходящий в прошлое LiMn2O4 и набирающий популярность LiFePO4 — и здесь мы снова возвращаемся к Гуденафу. Дело в том, что в 1997 году, когда технология ЛИА уже вовсю завоевывала свое место под солнцем, Гуденаф выдвинул еще одну идею, показавшуюся многим спорной: использовать фосфат лития-железа в качестве катодного материала. Спорность идеи заключается в том, что в «анионных», или «полианионных» соединениях, к которым относится LiFePO4, электропроводность на несколько порядков ниже, чем у оксидов. Кроме того, в структуре оливина (характерной для LiFePO4) скорость диффузии лития также крайне низка. Таким образом, сразу после выхода этой статьи в Journal of the Electrochemical Society (и здесь, кстати, публикация является наиболее цитируемой в журнале) никакой масштабной реакции в научной или технологической среде не последовало. Разразилась она спустя несколько лет, когда другая группа ученых синтезировала ­LiFePO4 в форме наночастиц, покрытых углеродом, — это позволило решить проблему и низкой электропроводности, и медленной диффузии лития в материале. После этого мир кинулся осваивать и развивать тематику полианионных катодов. Их основным преимуществом стала повышенная безопасность, что для многих применений является критичным фактором. Так, аккумуляторы с катодом на основе LiFePO4 очень достойно проходят тесты на «протыкание» (симуляция механического повреждения) и перезаряд (симуляция ошибки системы управления, приводящая к слишком сильному увеличению напряжения). Если ЛИА на основе оксидов возгораются в обоих случаях, что иногда приводит к трагическим последствиям, то аккумуляторы на основе LiFePO4 в большинстве своем просто перестают работать. Кроме того, катоды на основе LiFePO4 способны заряжаться и разряжаться за считанные минуты (и даже меньше) и выдерживать десятки тысяч циклов заряда-разряда без существенной потери емкости.

Подытоживая вклад Гуденафа в технологию ЛИА, можно сказать, что он стал основателем всего «катодного» семейства аккумуляторов, хотя, повторюсь, его вклад гораздо шире: работы Гуденафа во многом определили облик всей современной химии твердого тела и материаловедения.
Изображение
Акира Ёсино. Фото с сайта gogotsu.com

Для полноты картины нам необходимо понять, в чем же заключается вклад третьего ученого — ­Акиры ­Ёсино. Для этого нужно вернуться в ­1980-е годы и вспомнить, что к этому моменту имелась концепция литий-ионного аккумулятора и катод, способный к обратимому извлечению/внедрению катионов лития. Дело осталось за анодом, обладающим тем же свойством. Акира Ёсино предложил такой анод — углерод. Если быть точным, первым рассмотренным вариантом был так называемый soft carbon — графитизируемый углерод. Впоследствии он трансформировался сначала в hard carbon — неграфитизируемый углерод, а затем в графит. Литий в этих материалах встраивается в межслоевое пространство графита (на каждое шестичленное кольцо приходится один катион лития, т. е. предельный состав — LiC6), а также «прикрепляется» к концевым атомам или дефектам в случае разупорядоченных графитоподобных элементов, существующих в hard carbon или soft carbon. Акира Ёсино, создавший недостающий кусок пазла, создал и само устройство — собственно прототип литий-ионного аккумулятора. Отличие «литий-ионного» от «литиевого» заключается именно в обратимой интеркаляции/деинтеркаляции катионов лития в оба главных компонента аккумулятора — катод и анод. Этот механизм назвали rocking chair — кресло-качалка. Открытие Акира Ёсино приблизило коммерциализацию ЛИА, и в 1991 году компания Sony выпустила первую партию аккумуляторов с катодом на основе LiCoO2 и углеродным анодом.

На сегодняшний день ЛИА остаются наиболее эффективными, долговечными и удобными в эксплуатации электрохимическими источниками тока. Существует ряд концепций, превосходящих ЛИА в плотности энергии, — например, литий-воздушные или литий-серные аккумуляторы, — но, несмотря на десятилетия активных исследований, этим системам так и не удалось обеспечить достаточный уровень циклируемости и выйти на массовый рынок. Возможно, человек, который сможет решить проблемы в этих или других альтернативных системах, станет когда-нибудь очередным нобелевским призером, но на сегодняшний день технология-лауреат не имеет конкурентов. Одна из особенностей ЛИА — потрясающая гибкость системы в плане оптимизации всех компонентов — катода, анода, электролита и т. д. Многим знакомы такие понятия, как «литий-титанатный аккумулятор» (ЛИА с анодом на основе литий-титановой шпинели), «литий-полимерный аккумулятор» (ЛИА с полимерным электролитом, хотя в последнее время чаще всего этими словами обозначают аккумуляторы с обычным жидким электролитом в мягком полимерном корпусе), «феррофосфатный аккумулятор» (ЛИА с катодом на основе LiFePO4) и т. д. Эта практически бесконечная вариативность позволяет ЛИА успешно развиваться и занимать всё новые и новые ниши и рынки.

Олег Дрожжин,
канд. хим. наук, ст. науч. сотр. химического факультета МГУ
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#6   morozov »

Изображение

Нобелевская премия-химера по физике
22.10.2019 / № 290 / с. 1, 5 / Борис Штерн / Нобелевская неделя / 3536 просм., 126 — сегодня / 4 комментария
Изображение
Космолог Джеймс Пиблс
Изображение
Первооткрыватели экзопланет Дидье Кело и Мишель Майор
Нобелевская премия по физике 2019 года оказалась своего рода химерой (в смысле — голова одного зверя, туловище — другого). Она поделена на две части, совершенно не связанные друг с другом — вообще относящиеся к разным областям: космология и экзопланеты. Формально такое не запрещено, но как-то не очень элегантно — по крайней мере, до сих пор подобного старались избегать. Половина премии присуждена известному космологу Джеймсу Пиблсу. Вторая — первооткрывателям экзопланет Мишелю Майору и Дидье Кело. Половины не только относятся к совершенно разным областям, но и противоположны по духу: Пиблсу премия присуждена по совокупности работ, объединяемой аморфной формулировкой «За выдающийся вклад в космологию». Майору и Кело — за одно яркое открытие, для изложения которого хватило бы короткого сообщения с одним рисунком и которое перевернуло целую область науки и повлияло на общее мировоззрение. Конечно, если бы не Майор с Кело, открытие было бы совершено кем-то другим в течение того же года, но именно этим двоим выпал счастливый билет.

Премия по совокупности

Коснемся кратко части премии Пиблса и потом подробнее расскажем об открытии экзопланет, поскольку это более яркая и драматичная история.

Вот наиболее важные работы.

Реликтовое излучение (1965). Много позже Гамова, но про­анализирована реальная возможность его регистрации. Один из соавторов, Дикке, объяснил Пензасу и Вильсону, какое великое открытие они совершили.

Первичный нуклеосинтез в горячей Вселенной (1966). Это уже делал Георгий Гамов, здесь — более точный анализ.

Акустические осцилляции (1970). Предсказание очень важного эффекта: контраст неоднородностей на карте реликтового излучения должен зависеть от размеров этих неоднородностей. Первоначально идея восходит к А. Д. Сахарову, который применил ее для неправильной модели Вселенной (холодной)1. Позже для реалистичной модели горячей Вселенной эффект был проанализирован заново, независимо Пиблсом с Юй Цзе-Таем и Сюняевым с Зельдовичем (чуть раньше в том же 1970 году).

Крупномасштабная структура Вселенной (как результат первичных возмущений плотности), образование галактик, их скоплений из первичных неоднородностей.

Космология с темной энергией (ускоренное расширение Вселенной, наблюдение которого было отмечено Нобелевской премией ранее).


Все работы важные, но тянут на Нобелевскую премию только по совокупности. Пиблс — один из плеяды выдающихся космологов изучающих Вселенную после Большого взрыва, которых достаточно трудно ранжировать по вкладу в науку. Из наших ученых к этой плеяде относится Рашид Сюняев. И еще отдельно существует плеяда космологов «до Большого взрыва» (теория космологической инфляции), в которую из наших соотечественников входят Андрей Линде, Вячеслав Муханов и Алексей Старобинский. Когда-нибудь у Нобелевского комитета дойдут руки и до теории инфляции.
Гром с ясного ночного неба
Изображение
Рис. 1. Исторический рисунок из работы Mayor & Queloz (1995). Изменение лучевой скорости звезды 51 Пегаса в зависимости от фазы периода (4,2 дня)
Перейдем ко второй половине премии. Открытие Мишеля Майора и Дидье́ Кело́ в октябре 1995 года прозвучало как гром с ясного неба. Найдено периодическое смещение спектральных линий солнцеподобной звезды 51 Пегаса (рис. 1). Смещение линий вызвано эффектом Доплера — поверхность звезды то приближается к нам, то удаляется от нас. Естественная интерпретация — звезда вращается вокруг общего центра тяжести с некой планетой.

Но что это была за планета? Из величины доплеровского смещения и периода следовало, что это планета, которой не может быть! Планета с массой порядка массы Юпитера, обращающаяся вокруг звезды за 4 дня, в 20 раз ближе, чем Земля к Солнцу. Там вообще не может быть планет, тем более гигантов — им там не из чего образоваться! В такой близости к звезде нет вещества, там действуют огромные приливные силы, препятствующие росту планет.

Научная общественность поверила в открытие не сразу. Первая типичная реакция: это не планета, это периодическое дыхание звезды. Дыхание звезды действительно может дать синусоидальное изменение лучевой скорости. Но при этом будет меняться и яркость, но не так, как в случае планеты, — с другой амплитудой и фазой. У 51 Пегаса яркость менялась именно так и в той фазе, как это было бы в случае планеты. В течение одного-двух месяцев научная общественность признала открытие экзопланеты.

Строго говоря, Майор и Кело открыли не первую экзопланету2. Во-первых, раньше были найдены планеты, обращающиеся вокруг пульсаров. 1991 году Александр Вольщан нашел периодический сдвиг фазы им же обнаруженного пульсара. Вскоре в сигнале от этого пульсара прорисовались еще два периода — всего три планеты, одна из которых по массе сравнима с Луной. Но это были неправильные планеты! Дело в том, что пульсар образуется при взрыве сверхновой, который разрушает планетную систему — планеты либо испаряются, либо выбрасываются. Пульсарные планеты, скорее всего, образовались после взрыва сверхновой из остатков взорвавшейся звезды — та часть материала (небольшая), что была выброшена при взрыве с минимальной скоростью, образовала новый протопланетный диск, а затем и новые планеты. Конечно, условия на этих планетах чудовищные…

Методика обнаружения пульсарных планет несравненно проще, чем для нормальных звезд: пульсар — точнейший таймер, и нужно просто поймать периодический сдвиг его фазы. Явление это не столь частое — известно всего три пульсара с планетами. Тем не менее Вольщан совершил интереснейшее открытие, и можно предположить, что если бы вся премия этого года пошла на экзопланеты, то он бы стал третьим лауреатом.

Кроме открытия пульсарных планет, до 1995 года произошло еще одно «недооткрытие» и одно упущенное открытие экзопланет. В 1988 году канадские астрономы Брюс Кэмпбелл, Гордон Уолкер и Стефенсон Янг опубликовали статью с указаниями на планету у звезды Гамма Цефея. Период обращения — 2,5 года, минимальная масса планеты — 1,6 массы Юпитера. Авторы не слишком настаивали на открытии: точность данных и статистическая значимость эффекта оставляли желать лучшего, да и планета казалась странной. В качестве альтернативного объяснения приводилась активность звезды. Впоследствии эта экзопланета была надежно подтверждена в 2003 году.
Изображение
Рис. 2. Кривая лучевой скорости звезды 16 Лебедя из работы Hauser & Marcy (1999). Экспериментальные точки — полный набор наблюдений звезды, сделанных в Ликской обсерватории
Упущенное открытие содержалось в данных, полученных Джефом Марси и Полом Батлером. Надо сказать, что это были очень сильные конкуренты нынешних нобелевских лауреатов — точность их измерений лучевой скорости была выше, а опыт — больше. Марси с Батлером давно вели измерения лучевой скорости звезды 16 Лебедя. В статье 1999 года приведены данные по лучевой скорости этой звезды, полученные с 1988 года. На рис. 2 прекрасно видно, что лучевая скорость 16 Лебедя сильно скакала до 1995 года, но закон, по которому она менялась, был совершенно неочевиден. И он был действительно нетривиальным — у этой планеты сильно вытянутая орбита, поэтому пилообразная кривая ее лучевой скорости не имеет ничего общего с синусоидой. Догадаться об этом, глядя на редкие прыгающие точки было непросто. Сейчас мы можем сказать, что надо было при первом же подозрении измерять лучевую скорость гораздо чаще, как после 1995 года. Тогда планета была бы открыта гораздо раньше. Все мы крепки задним умом…

Что же до 51 Пегаса, то, по словам Марси, они упустили ее по глупой случайности: в каталоге, которым они пользовались, звезда была помечена как «переменная», поэтому ее исключили из первоочередных целей.
Как это делается

Наконец, пару слов о методе лучевой скорости, с помощью которого нашли первые планеты, а также нашли и еще найдут ближайшие «земли».

Выражение «планета вращается вокруг звезды» не совсем точно. И та, и другая вращаются вокруг общего центра тяжести. Как правило, этот центр тяжести находится внутри звезды, но так или иначе звезда под воздействием планеты движется, так что внешний наблюдатель с помощью эффекта Доплера может обнаружить это периодическое движение к себе / от себя.

У любой звезды есть масса спектральных линий, в основном это линии поглощения разных веществ в ее атмосфере. Когда звезда приближается к нам, ее спектральные линии смещаются в синюю сторону, когда удаляется — в красную. Надо уточнить, что таким образом измеряется проекция вектора скорости звезды на луч зрения. Эта величина называется лучевой скоростью, или радиальной скоростью. Поэтому амплитуда колебаний скорости зависит от ориентации плоскости орбиты планеты: если эта плоскость перпендикулярна лучу зрения, то наблюдатель ничего не обнаружит.

Скорость движения Солнца в паре с Юпитером — 12 м/с. В паре с Землей — 10 см/с (эти движения складываются). Для случая Юпитера смещение составит 3 × 10–7, для Земли 3 × 10–10 длины волны (относительное смещение линий при скоростях, много меньших скорости света, равно V/c). Но это не самое сложное. Основная проблема в том, что линии широкие. У звезды нет ничего твердого, за что можно зацепиться при измерении скорости. Звезда вращается, бурлит и — главное — сильно нагрета. Тепловые скорости атомов — несколько километров в секунду. Нам надо измерять метры в секунду, если мы ищем юпитер у другой звезды, и сантиметры в секунду, если ищем землю. То есть надо измерять смещения спектра на одну тысячную ширины линий в случае обобщенного юпитера и на одну стотысячную в случае земли.

Измерять лучевую скорость звезды с точностью около 20 м/c научились в 1980-х. Как этого добились? Первая проблема заключается в твердой шкале, относительно которой измеряется смещение спектра. Для относительного смещения порядка 10–7 это не столь простая задача — всё равно, что измерить десятиметровой рулеткой микронные смещения.
Изображение
Рис. 3. Иллюстрация метода измерения лучевой скорости. На рисунке показан очень маленький участок спектра — 1,5 ангстрема. Сверху — спектр поглощения паров иода в ячейке. Ниже — шаблонный спектр звезды. Третий сверху — наблюдаемый спектр. Нижний — остаточный спектр при вычитании расчетного спектра из наблюдаемого, умноженный на 10. Задача — минимизировать остаточный спектр, двигая шаблонный спектр звезды. На рисунке — лишь доли процента всего спектрального интервала, по которому идет минимизация. Рисунок из статьи Buttler et al. (1996)
Еще в 1970-х была выдвинута идея использовать в качестве подобной твердой шкалы пары вещества со многими линиями поглощения. В 1984 году А. Кох и Х. Вёль предложили использовать в качестве поглощающего вещества прозрачную ячейку с парами иода. Иод выбран потому, что у него очень изрезанный и широкий спектр поглощения: большой атом дает много уровней и переходов между ними. Ячейка помещается в телескоп так, что свет звезды проходит сквозь нее и на выходе получают наложение двух спектров.

Хитрость метода иодной ячейки заключается в том, что измеряется не положение спектра звезды, а форма суммарного спектра звезды и иода, зависящая от смещения. Оказывается, это гораздо легче. Форма сильней всего меняется там, где крутой склон одного спектра накладывается на крутой склон другого, причем изрезанность спектров гарантирует, что таких совпадений будет много и даже ничтожные смещения дадут измеримый эффект. Получается нечто вроде большого штангенциркуля с огромным количеством рисок. Задача вытащить из суммарного спектра скорость звезды не столь проста и требовала довольно больших по меркам конца XX века вычислительных ресурсов. Во второй половине 1980-х метод лучевой скорости давал точность около 20 м/с, к моменту открытия 51 Пегаса точность была 10–15 м/с, сейчас подбираются к уровню 30 см/с, а от этого уже не так далеко до открытия двойника Земли у солнцеподобной звезды.

Борис Штерн

Butler R. P., Marcy G. W., Williams E., et al. Attaining Doppler Precision of 3 M s–1// Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1996, v. 108, p. 500.
Mayor M., Queloz D. A Jupiter-mass companion to a solar-type star // Nature, 1995, v. 378, p. 355–359.
Hauser H. M., Marcy G. W. The orbit of 16 Cygni AB // Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 1999, v. 111, № 757, p. 321.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#7   morozov »

Изображение

Изображение
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#8   morozov »

По физике - канадцу Джеймсу Пиблзу (James Peebles) – за “теоретические открытия в физической космологии” и представителям Швейцарии Мишелю Майору (Michel Mayor) и Дидье Кело (Didier Queloz) “за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа”.

Пиблз более двух десятков лет работал над теорией, которая стала основанием современного понимания истории Вселенной. В частности, он работал над моделью Большого взрыва.

Кело и Майор занимались поиском новых миров в нашей галактике. В 1995 году они нашли первую планету вне нашей Солнечной системы, вращающуюся вокруг орбиты звезды 51 Пегаса (Гельветиос). Их открытие стало началом революции в астрономии и за прошедшее время в Млечном пути нашли более 4 тыс. экзопланет.



По химии - американские ученые Джон Гуденаф (John B. Goodenough), Стенли Виттингхэм (M. Stanley Whittingham) и японец Акира Йошино (Akira Yoshino). Премия присуждена за разработку литий-ионных аккумуляторов.

Литий-ионные аккумуляторы есть практически в каждом современном электронном устройстве, будь то смартфон, ноутбук или электрокар. Это накопители энергии, принцип работы которых основан на электрохимических реакциях окисления металлического лития, который входит в состав анода. При разрядке литий окисляется и в форме катиона движется к катоду, при зарядке происходит обратный процесс: под действием приложенного электрического напряжения катионы лития выходят из катода и перемещаются к аноду, где происходит восстановление. Разработка литий-ионных аккумуляторов началась в 1970-1980-х годах.

В последние годы эксперты неоднократно предсказывали присуждение Нобелевской премии разработчикам литий-ионных аккумуляторов.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
venjuu
Сообщения: 455
Зарегистрирован: Вт ноя 13, 2007 18:46
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#9   venjuu »

2020 :?:

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#10   morozov »

Изображение

СТОКГОЛЬМ, 6 октября. /ТАСС/. Нобелевскими лауреатами по физике 2020 года стали английский физик Роджер Пенроуз, немецкий астрофизик Райнхард Генцель и американский астроном Андреа Гез. Пенроузу премию присудили за открытие того, что образование черных дыр служит надежным предсказанием общей теории относительности, а Генцелю и Гез – за открытие супермассивного компактного объекта в центре Млечного Пути, рассказал официальный представитель Нобелевского комитета. Трансляцию церемонии идет на Youtube-канале Нобелевского фонда.
https://youtu.be/5JFKNDVmx6k
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019, 2020...

Номер сообщения:#11   morozov »

Вы обратили внимание, что совсем недавно тяжелые и компактные объекты назвали осторожно "предполагаемые черные дыры". Теперь мы видим, что любой тяжелый объект называют "черной дырой". Наука перешла в область гипотез и коммерческой деятельности с развитой рекламой.

Эйнштейн до конца жизни выступал против черных дыр (сингулярностей).

Завещание Эйнштейна
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019, 2020...

Номер сообщения:#12   morozov »

Как биохимики научились не только смотреть, но и трогать. Нобелевскую премию по химии вручили за редактирование геномов — объясняем, как это работает
00:09, 8 октября 2020
Источник: Meduza
Изображение
Odd Andersen / AFP / Scanpix / LETA; Stephen Lam / Reuters / Scanpix / LETA

Нобелевскую премию по химии в 2020 году получили первооткрыватели метода редактирования геномов с помощью системы CRISPR/Cas9 — Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна. Этот метод — один из самых известных прорывов в биологии за последние годы, да и в науке вообще. Он открыл прямой путь к технологии настоящего (а не симптоматического) лечения генетических заболеваний. Он уже применяется при терапии рака и полностью революционизировал биотехнологию, заменив собой множество старых и ненадежных методов работы с геномами растений и микроорганизмов. В общем, редактирование геномов — именно то направление в науках о жизни, где можно было ожидать Нобелевскую премию. И самое интересное в решении комитета, наверное, даже не то, что премию дали за «криспы», а то, кому именно ее дали, а кому — нет.
Зачем вообще понадобился метод редактирования геномов

«Трудно вспомнить другое революционное открытие, которые захватило бы всю биологию так быстро, как CRISPR», — пишет в своем важнейшем историческом обзоре профессор Массачусетского технологического института Эрик Лэндер. Чтобы понять, откуда такие громкие слова, нужно представить, как вообще молекулярные биологи общаются со своим главным объектом — живыми организмами и их геномами.

Если открыть любой учебник биологии на разделе, где рассказывается о ДНК, РНК, синтезе белка и прочих сложных молекулярных процессах, там обычно можно увидеть множество очень красивых, ярких и запоминающихся картинок: вот рибосома шагает по РНК-копии гена, одновременно сматывая в клубок синтезирующийся белок; вот похожая на большую варежку ДНК-полимераза движется по ДНК, выпуская за собой ее новую копию, ну и другие тому подобные вещи.

Интуитивно кажется, что все это — результат того, что ученые смогли как-то хитро выделить эту живую систему в отдельной пробирке и рассмотреть с помощью очень мощного микроскопа, как же взаимодействуют все эти красивые молекулярные машины друг с другом. Однако чем более подробный (и более грамотный) учебник оказывается у нас в руках, тем меньше в нем занимают места эти красивые (и даже правильные) схемы и тем больше появляется описаний растворов, таблиц и фотографий каких-то гелей с черно-белыми пятнами в разных местах.

Все дело в том, что в отличие, скажем, от анатомов, зоологов или физиологов, молекулярные биологи почти никак (а до недавнего времени просто никак) не могли видеть то, с чем, собственно, приходится работать. Можно, конечно, при большом желании выделить из клеток побольше ДНК, высушить ее и попробовать что-то там рассмотреть (она будет похожа на белую вату), но никакого смысла в этом не будет совершенно. Молекулярный биолог не может увидеть, как отдельная молекула белка нашла нужный участок гена, села на него и активировала его работу. Но это можно увидеть в эксперименте — по расположению тех самых пятен на геле. Биолог не может взять и вручную с помощью очень тонкого пинцета поменять пару «букв» в ДНК, чтобы посмотреть, как изменится работа организма, — но вполне может сделать это в пробирке, вслепую, с помощью тех инструментов, которые в ходе эволюция произвела сама природа. Другое дело, что такой инструмент нужно еще найти, понять, как его использовать, и грамотно применить для дела.

Конечно, еще до того, как в 2012 году Дудна и Шарпантье представили технологию целенаправленного разрезания ДНК с помощью «молекулярных ножниц» CRISPR/Cas9, биологи как-то справлялись с манипуляцией ДНК и редактировали геномы некоторых организмов. Это понятно хотя бы из того, что обсуждения ГМО начались задолго до этой работы, а как-то эти организмы сделать надо было — значит, и инструменты для этого были.

Однако здесь, как обычно, самое важное прячется в деталях. А они заключаются в том, что граница возможного и невозможного в то время была очень размытой: например, если то, что вы хотите сделать для редактирования генома, перенести с бактерии на какие-нибудь одноклеточные грибы, то придется сменить весь арсенал инструментов, и еще не факт, что из этого что-то выйдет.

Самая частая генетическая модификация — трансформация бактерий — это такая простая и прямолинейная процедура, что ей можно научить любого любопытного школьника за пару часов (клетки + буфер + ДНК + полторы минуты в термостате, потом на лед). Но как только мы перейдем от бактерий, например, к дрозофилам, то понадобятся уже гораздо более сложные инструменты и долгие процедуры. Сделать мышей, которые несут в своем геноме мутацию, соответствующую какой-то генетической болезни человека, — это задача для хорошей лаборатории на несколько месяцев. А если мы хотим что-то поменять уже в человеческих клетках, да еще и не оставив лишних следов, — то тут буквально до последнего времени биологи в какой-то степени превращались в астрономов: смотреть можно, трогать — нельзя.

В общем, чтобы понять, что именно имеется в виду под «редактированием геномов» в емкой формулировке Нобелевского комитета, нужно понимать, что вообще было возможно до самого открытия. А это довольно сложно, потому что подразумевает знание вообще всего молекулярно-биологического арсенала. Но на практическом, приземленном уровне сделать это все-таки можно. Если до 2012 года редактирование геномов было искусством, где нужно было владеть тысячью всяких инструментов и многолетним опытом хождения по граблям, то после 2012 года искусство превратилось в прямолинейную технологию: синтезировал нужный кусок ДНК, сделал пару генетических конструкций, ввел их в клетки — и вуаля, ваш отредактированный геном готов.
Как это работает

Непроизносимая аббревиатура CRISPR/Cas9 скрывает источник происхождения этого нового удивительного инструмента. CRISPR — это встречающиеся в бактериальных геномах особые странные повторы, clustered regularly interspaced short palindromic repeats, то есть расположенные кластерами короткие палиндромные повторы со спейсерами. На человеческом языке — это геномная картотека вирусов, с которыми приходилось сталкиваться данной бактерии или ее предкам и которые она знает и умеет уничтожать. Cas9 — часть этой системы, один из генов, которые обычно расположены рядом с такими картотеками, он кодирует белок, который, собственно, и уничтожает вирусы. Это фермент, который использует направляющие РНК, взятые из картотеки, для атаки на вирусы и уничтожения их ДНК. По своей задаче и немного по устройству система CRISPR похожа на систему РНК-интерференции у высших животных, только последняя по какой-то странной прихоти судьбы была открыта раньше, чем гораздо более простая для изучения бактериальная система.

Системы CRISPR у разных бактерий бывают разными, да и на самом деле они характерны не только для бактерий, но и для архей — именно у них они были впервые обнаружены и исследованы испанским исследователем Франсиско Мохико в 1993 году. Cas9 встречается не во всех таких системах, а только в самых простых из них (типа II) — тех, которые впоследствии стали широко использоваться для геномного редактирования. Системы типа I гораздо сложнее и разнообразнее (о них, например, можно почитать здесь), там множество разных компонент, но для геномного редактирования они не применяются — слишком это сложно. Тем не менее полезно помнить, что все эти инструменты, которые рассматриваются сейчас прежде всего как инструмент для решения наших, человеческих, проблем, вообще говоря, были открыты в исследованиях, которые с человеком никак не связаны и на которые, можно быть уверенными, давали деньги гораздо менее охотно, чем на заявки со словами «лечение рака».
За что еще вручали Нобелевку в этом году

Нобелевскую премию присудили физикам, которые нашли черную дыру в центре Млечного пути. Рассказываем, как они это сделали
Нобелевскую премию по физиологии и медицине дали ученым, открывшим гепатит С. Рассказываем, почему на эти исследования им понадобилось больше 20 лет

Кто победил в сумасшедшей научной гонке

Работа, за которую сегодня дали Нобелевскую премию, состоялась только в 2012 году. Но между 1993-м, когда вышла первая статья Мохико, и 2012-м, когда вышла статья Шарпантье и Дудны, произошло много очень важного для их открытия — пересказать это, не вдаваясь в детали, невозможно. Да и не очень нужно — вся история открытия подробно разобрана еще в 2016 году профессором MIT Эриком Ландером, а его субъективный взгляд хорошо оттеняют последующие комментарии самих Дудны и Шарпантье.

Главное, что события вокруг исследования CRISPR происходили по какой-то ужасно быстрорастущей функции: сначала на странные повторы в бактериальных геномах очень долго почти никто не обращал внимания. Затем постепенно работы французского биолога российского происхождения Александра Болотина, вирусолога Евгения Кунина, французских исследователей, занимавшихся производством йогуртов для Danone, и многих других ученых привлекли к теме критическую массу внимания. Постепенно стало ясно, насколько это важная и большая тема, — и к 2012 году началась настоящая безумная гонка. Гонка за то, чтобы первыми создать из бактериальной системы противовирусного иммунитета универсальные геномные ножницы, шла на таких скоростях, что счет пошел буквально на дни и месяцы.
Лекция Дженнифер Дудны о том, как работает CRISPR/Cas9
iBiology Science Stories

В начале 2012-го к решению задачи ближе всего подошли две группы: группа нынешних лауреатов Дудны и Шарпантье и группа литовского биохимика Виргиниюса Шиксниса. Обе они в конце концов смогли сделать, в принципе, одно и то же: научили бактериальный фермент совершать любые нужные разрезы в пробирке.
Дальше можно процитировать Эрика Ландера:

Шикснис представил свою статью в журнале Cell 6 апреля 2012 года. Шесть дней спустя журнал отклонил статью без рецензирования (оглядываясь назад, редактор Cell соглашался, что статья оказалась очень важной). Шикснис сократил рукопись и отправил ее 21 мая в журнал Proceedings of the National Academy of Sciences, который опубликовал ее онлайн 4 сентября. Статье Шарпантье и Дудны повезло больше. Представленный в Science через 2 месяца после Шиксниса (8 июня) манускрипт прошел рецензирование меньше чем за месяц и был опубликован онлайн уже 28 июня. Обе группы четко понимали потенциал технологии, причем Шикснис заявил, что «эти открытия прокладывают путь для разработки универсальных программируемых РНК-управляемых ДНК-эндонуклеаз», а Шарпантье и Дудна отметили «потенциал использования системы для РНК-программируемого редактирования генома».

Эрика Ландера здесь нельзя назвать полностью беспристрастным: в этой статье он отстаивал приоритет не только далекого от США литовского ученого (который недавно все-таки получил признание по крайней мере в форме премии Кавли), но и последующий (и, конечно, очень весомый вклад) Чжан Фэна, который — будучи коллегой Ландера и сотрудником Института Брода — впервые провел аналогичный эксперимент. Только уже не в пробирке, а в настоящей живой клетке. Поразительно, что все это произошло в один и тот же год: статья Чжана вышла в январе 2013-го.

Константин Северинов, профессор Сколтеха и Университета Ратгерс

Формально работа Шарпантье, Дудны и соавторов была первой из тех, где было показано, что бактериальную систему защиты от вирусов можно использовать для создания программируемых нуклеаз, то есть «ножниц», которые раскусывают ДНК в том месте, в котором нужно. Вся остальная технология возникла из этого. Достаточно ли этого для Нобелевской премии — это отдельный вопрос. Конечно, здесь есть некоторая драма, связанная с тем, что ученые из Литвы, группа Виргиниюса Шиксниса, делала очень похожие опыты и показала очень похожие вещи. И есть какая-то некрасивая история про то, что их работы придерживали [при рецензировании], но кто и как это делал — неизвестно, так что в итоге работа Дудны и Шарпантье вышла первой в Science, а работа Шиксниса — позже и в [менее престижном журнале] PNAS. Поэтому я бы сказал, что именно Шикснис тут обойден вниманием, а не Фенг Чжан [приоритет которого отстаивает Эрик Ландер]. Хотя правда и в том, что именно он, Фенг, впервые показал работу этой системы в живых клетках, [а не в пробирке].

Сейчас разные группы исследователей, участвовавших в гонке CRISPR, вовлечены в патентные споры вокруг этой технологии, но попытки добиться какой-то объективности обречены на провал. Каждая из сторон уже высказала свое мнение, а независимые участники событий почти всегда молчат. Евгений Кунин отказался прокомментировать «Медузе» сегодняшнее объявление Нобелевского комитета, Александр Болотин сообщил, что ему нечего сказать кроме того, что «список претендентов тут очень длинный, и будут еще люди награждены», а Виргиниюс Шикснис оказался недоступен для комментария. Исключением стал еще один участник гонки Джордж Черч, который опубликовал схожую с Чжан Фэн работу в начале 2013-го. В разговоре с Science он сказал, что очень доволен выбором, а «Чжан Фэн настолько полон творческих идей, что, не сомневаюсь, он получит одну или две [Нобелевские премии] в будущем».

Как бы то ни было, вся эта жесткая конкурентная борьба за приоритет не должна отвлекать от главного — восемь лет назад у человечества появился уникальный инструмент исправления генов, и не так уж важно, кем именно и когда он был изобретен. В конце концов, еще ни один ученый не признался, что стал заниматься наукой только ради Нобелевской премии.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

катюша
Сообщения: 915
Зарегистрирован: Вс май 12, 2013 20:37

Re: Нобелевская премия 2019, 2020...

Номер сообщения:#13   катюша »

morozov писал(а):
Ср окт 07, 2020 2:58
Вы обратили внимание, что совсем недавно тяжелые и компактные объекты назвали осторожно "предполагаемые черные дыры". Теперь мы видим, что любой тяжелый объект называют "черной дырой". Наука перешла в область гипотез и коммерческой деятельности с развитой рекламой.

Эйнштейн до конца жизни выступал против черных дыр (сингулярностей).

Завещание Эйнштейна
После серии присуждений нобеля по физике астрофизикам, а теперь математику, надо полагать, что в следующем году премию получит астролог.

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 35037
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Нобелевская премия 2019, 2020...

Номер сообщения:#14   morozov »

Присуждение нобелевской часто вызывает интерес, иногда ажиотаж, разных людей. В том числе критически настроены. Ибо на подтверждении результатов премию не заработать.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Кисантий
Сообщения: 7630
Зарегистрирован: Ср ноя 04, 2009 18:57

Re: Нобелевская премия 2019

Номер сообщения:#15   Кисантий »

morozov писал(а):
Ср окт 07, 2020 1:16
Изображение
Изображение
СТОКГОЛЬМ, 6 октября. /ТАСС/. Нобелевскими лауреатами по физике 2020 года стали английский физик Роджер Пенроуз, немецкий астрофизик Райнхард Генцель и американский астроном Андреа Гез. Пенроузу премию присудили за открытие того, что образование черных дыр служит надежным предсказанием общей теории относительности, а Генцелю и Гез – за открытие супермассивного компактного объекта в центре Млечного Пути, рассказал официальный представитель Нобелевского комитета. Трансляцию церемонии идет на Youtube-канале Нобелевского фонда.
https://youtu.be/5JFKNDVmx6k
Кот это очень древнее и неприкосновенное животное. Кот спас жизнь хозяину, позвонив в 911

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»