Разработан метод доставки генетического материала в клетки мозга плода: исследование открывает путь к лечению генетических заболеваний мозга

Технология, протестированная на мышах, может иметь потенциал для остановки прогрессирования генетически обусловленных состояний
Наука и космос
8

Новое исследование показывает, что биомедицинский инструмент может успешно доставлять генетический материал для редактирования дефектных генов в развивающихся клетках мозга плода. Технология, протестированная на мышах, может иметь потенциал для остановки прогрессирования генетически обусловленных нейроразвивающих расстройств, таких как синдром Ангельмана и синдром Ретта, до рождения.

Значение этого инструмента для лечения нарушений нейроразвития огромно. Мы потенциально можем исправлять генетические аномалии на базовом уровне в критические периоды развития мозга.

Айцзюнь Ван, главный автор исследования и профессор хирургии и биомедицинской инженерии Калифорнийского университета в Дэвисе

Совместное исследование Wang Lab и Murthy Lab в Калифорнийском университете в Беркли опубликовано в ACS Nano. Команда надеется развить эту технологию в методы лечения генетических заболеваний, которые можно диагностировать во время пренатального тестирования. Лечение можно проводить в утробе, чтобы избежать большего повреждения по мере развития и созревания клеток.

Внутриутробная доставка Cas9 mRNA/gRNA с ADP-LNP приводит к широкомасштабному редактированию клеток в мозге плода. Источник: UC Davis

Белки играют решающую роль в функционировании наших тел. Они собираются в клетках на основе «инструкций» от информационной РНК (мРНК). При определённых состояниях гены экспрессируют (производят) больше или меньше белков, чем нужно организму. В таких случаях организму потребуется «отключить» сверхактивный ген или восполнить низкий уровень белка.

«Белки имеют большие и сложные структуры, что затрудняет их доставку. Их доставка остаётся огромной проблемой и мечтой для лечения болезней», — сказал Ван.

Вместо доставки белков учёные нашли способ доставки мРНК в клетки, которые будут транслироваться в функциональные белки внутри клеток. Этот метод доставки использует уникальную формулу липидных наночастиц (ЛНП) для переноса мРНК. Цель состоит в том, чтобы ввести (трансфицировать) генетический материал мРНК в клетки. Затем мРНК будет транслировать инструкции для построения белков.

Доставка мРНК с использованием LNP уже трансформирует методы лечения заболеваний. Она применяется в разработке вакцин, редактировании генов и заместительной терапии белками. В последнее время доставка мРНК стала более популярной благодаря использованию в вакцинах COVID-19 от Pfizer и Moderna.

В своей работе Ван, Мурти и их команда описали новую формулу LNP для безопасной и эффективной доставки мРНК. LNP, несущие мРНК, должны «прибыть» в клетки, где будут «приняты» посредством процесса, известного как эндоцитоз. Там клетка разрушает носитель LNP, что позволяет высвободить «доставку» мРНК. Размер одной мРНК составляет около 100 нанометров. Для сравнения, толщина листа бумаги составляет около 100 000 нанометров.

«Разработанные в этом исследовании LNP используют новый кислотно-разлагаемый линкер, который позволяет LNP быстро разрушаться внутри клеток. Новый линкер также позволяет проектировать LNP с меньшей токсичностью», — сказал Нирен Мурти, профессор биоинженерии в Калифорнийском университете в Беркли и исследователь проекта.

«Когда клетки поглощают LNP, частицы разрушаются в кислой среде эндосомы клетки. Это приводит к более эффективному и раннему высвобождению мРНК в цитозоль, жидкий компонент внутри клетки, где мРНК будет транслироваться в белки. Именно там мы хотим, чтобы мРНК была эффективной и функциональной», — объяснил Ван.

Эффективность тесно связана с токсичностью. По этой причине важно знать количество носителей LNP, которое клетка должна поглотить, чтобы произвести достаточное количество белков. Если эффективность поглощения низкая, то придётся использовать много наночастиц. Это означает многократные дозы или высокие дозы, которые могут вызвать токсический иммунный ответ.

«До сих пор самым большим препятствием для доставки мРНК в центральную нервную систему была токсичность, которая приводила к воспалению», — сказал Ван.

Исследование показало, что метод LNP более эффективен при трансляции мРНК, что снижает необходимость в потенциально токсичных дозах. В работе описывается использование технологии LNP для доставки мРНК Cas9 для лечения генетических заболеваний центральной нервной системы в утробе матери. Исследователи протестировали свой инструмент на гене, ответственном за синдром Ангельмана, редком состоянии нейроразвития.

При генетическом заболевании повреждения накапливаются во время беременности и вскоре после рождения. Исследования показывают, что более эффективно доставлять терапию к клеткам мозга до того, как гематоэнцефалический барьер у младенцев полностью сформируется. Поэтому чем раньше происходит коррекция, тем лучше. Идея заключалась в том, чтобы остановить прогрессирование заболевания in utero [внутриутробно].

Исследователи ввели LNP с мРНК в желудочки мозга плода мышей. мРНК транслируется в CAS9, белок, который работает как ножницы для редактирования генов. Полученный CAS9 будет редактировать ген, ответственный за синдром Ангельмана.

«МРНК похожа на инструкцию Lego, в которой есть инструкции по сборке деталей для формирования функциональных белков. У самой клетки есть все детали для построения CAS9. Нам просто нужно предоставить последовательность мРНК, а клетка возьмёт и переведет её в белки», — объяснил Ван.

Исследование показало, что инструмент LNP оказался весьма эффективным в доставке мРНК, транслируемой в CAS 9. Используя трассеры, исследователи смогли увидеть все нейроны, которые были отредактированы внутри мозга. Их исследование показало, что наночастицы были поглощены развивающимися нейронными стволовыми и прогениторными клетками мозга. Наночастицы привели к редактированию генов в 30% стволовых клеток мозга мышей.

«Трансфекция 30% всего мозга, особенно стволовых клеток, — это большое дело. Эти клетки мигрируют и распространяются во многие области мозга по мере дальнейшего развития плода», — сказал Ван.

Окрашивание стволовых и прогениторных клеток в мозге плода, трансфицированных Cre мРНК, доставленной LNP. Источник: UC Davis

В ходе исследования, по мере того как развивался плод, стволовые клетки размножались и мигрировали, формируя центральную нервную систему. Исследование показало, что более 60% нейронов в гиппокампе и 40% нейронов в коре были трансфицированы.

«Это очень многообещающий метод лечения генетических заболеваний, влияющих на центральную нервную систему. Когда дети рождаются, многие нейроны могут быть [уже] исправлены. Это означает, что ребенок может родиться без каких-либо симптомов», — пояснил Ван.

Ван ожидает увидеть ещё более высокий процент трансфицированных клеток больной мыши.

«Нейроны с мутацией могут погибнуть из-за накопления симптомов заболевания, а "хорошие" нейроны могут остаться и размножиться. Это может привести к усилению терапевтической эффективности. Если мы достаточно хорошо знаем, как работают клетки, то мы можем использовать эти знания для взаимодействия с естественными путями в клетке», — сказал он.

Исследователи надеются, что их работа приведёт к разработке новых методов лечения генетических заболеваний, которые можно диагностировать во время пренатального тестирования. Они также надеются, что их технология может быть использована для лечения других заболеваний, таких как рак и неврологические расстройства.

Учёные планируют продолжить свою работу, чтобы улучшить эффективность и безопасность технологии. Они также планируют провести клинические испытания, чтобы проверить эффективность такого метода лечения на людях.

8 комментариев
Комментировать
Извиняюсь, опять случайно на минус нажал, кнопки очень близко
1
Ответить
Я с экраном-водопадом с трудом ставлю плюсы. Надо приближать)
Минусов принципиально ни разу с 4 июля не ставил))
1
Ответить
Присоединяюсь к извинениям
1
Ответить
Вот это действительно — будущее. Сначала болезни, потом можно будет и внешность редактировать, все будут красивые от рождения)
Ну и может найдут ген, который позволит сделать эльфийские уши)
1
Ответить
Не потом, а уже сейчас емнип. Только запрещено.
2
Ответить
Давно не было так много текста) я устал)))
1
Ответить
а на днях вышла статья что 132 статьи этого института названый фейками по причине фотошопа картинок- многие фрагменты повернуты другой стороной и используют одну и ту же фотографию из статьи в статью
1
Ответить

Это первая фотография сердца GeForce RTX 5080. GPU GB203 по размерам почти такой же, как AD103

И содержит лишь немногим больше ядер CUDA
Видеокарты
21

В Сеть попало первое фото GPU Nvidia нового поколения Blackwell. Это GB203, который будет вторым по старшинству в новой линейке.

скриншот видео источника

GB203 будет основой для GeForce RTX 5080. Согласно имеющимся данным, графический процессор содержит 10 752 ядра CUDA, что не особо больше, чем у AD103 с его 9728 ядрами.

Инсайдер Moore's Law Is Dead говорит, что новинка будет лежать также в основе мобильной RTX 5080 Laptop или RTX 5080 Ti Laptop, но, если мы посмотрим на актуальную линейку, то AD103 используется для RTX 4090 Laptop, а RTX 4080 Laptop основана уже на AD104.

У мобильной видеокарты, как бы она ни называлась, будет 8196 активных ядер CUDA, то есть на 24% меньше, чем у полного GPU.

Также известно, что площадь кристалла составляет около 377 кв.мм, тогда как у AD103 — 379 кв.мм.

Видеокарты
Nvidia
Источники: YouTube

Пока топовый Core Ultra 9 285K провалился в играх, Ryzen 7 9800X3D обещает быть самым мощным игровым процессором на рынке

AMD говорит о приросте на 8% относительно Ryzen 7 7800X3D
Процессоры
36

Похоже, новым королём игровых процессоров действительно будет Ryzen 7 9800X3D.

фото: Videocardz

В Сеть попал текст из официальной презентации, где указано, что новинка будет примерно на 8% быстрее Ryzen 7 7800X3D, который сейчас является самым производительным игровым CPU. Многопоточная производительность в целом вырастет на 15%.

Нельзя сказать, что это огромный прирост, но, если говорить об играх, они в целом намного сильнее зависят от GPU, поэтому 8% благодаря процессору — это уже немало. Особенно относительно и так самого мощного решения на рынке на сегодня.

фото: Videocardz

Что же касается 15% в многопоточных задачах, это больше, чем средний прирост у того же Ryzen 7 9700X относительно Ryzen 7 7700X, но нужно смотреть, в каких именно приложениях были достигнуты эти 15%. Если это прирост в среднем, то это очень неплохо для Ryzen 9000.

Также тут указано, что новинка будет работать на частоте до 5,2 ГГц против 5,5 ГГц у Ryzen 7 9700X. Процессор будет поддерживать память DDR5-6000 и вплоть до DDR5-8000 в разгоне, объём кеш-памяти 3D V-Cache сохранится равным 64 МБ.

На фоне катастрофического поведения нового Core Ultra 9 285K в играх новинка AMD будет выглядеть не просто лучшим решением, если обещания верны, а ультимативным CPU для геймеров.

Процессоры
AMD
Источники: Videocardz

Платформе AM4 уже почти восемь лет, но новые CPU продолжают выходить. AMD представила Ryzen 5 5600XT и Ryzen 5 5600T

Они очень мало отличаются от Ryzen 5 5600/5600X
Процессоры
37

Компания AMD выпустила процессоры Ryzen 5 5600XT и Ryzen 5 5600T, о существовании которых мы сообщали буквально на днях.

фото: Videocardz

Это обновление платформы AM4, которая является одной из самых, если не самой долгоживущей в истории AMD и Intel с одной из самых широких линеек CPU.

Новинки очень похожи технически и по цене: 194 и 186 долларов соответственно. Оба имеют по шесть ядер с поддержкой SMT и оба относятся к линейке Vermeer, то есть это полноценные настольные CPU. Это означает, что у них вдвое больше кеш-памяти третьего уровня, чем у моделей Cezanne, но при этом нет iGPU.

фото: Videocardz

Отличие между процессорами только в частотах: 3,8-4,7 ГГц и 3,7-4,5 ГГц. Разница невелика, так что производительность будет максимально близка. Сюда же можно отнести Ryzen 5 5600 и 5600X, которые имеют те же параметры и примерно те же частоты.

Учитывая цены, новинки выглядят бессмысленно, так как тот же Ryzen 5 5600X можно найти за 130-140 долларов, но, вероятно, цены быстро упадут.

Процессоры
AMD
Источники: Videocardz , Amazon

Астронавт NASA госпитализирован после возвращения на Землю в составе миссии Crew-8

Астронавт находится в стабильном состоянии под наблюдением в больнице. Остальные члены экипажа вернулись в Космический центр имени Джонсона в Хьюстоне
Наука и космос
25

По сообщению NASA от 25 октября, один из астронавтов миссии Crew-8 был госпитализирован после приводнения космического корабля Crew Dragon у побережья Пенсаколы (Флорида). Астронавт находится в стабильном состоянии под наблюдением в больнице Ascension Sacred Heart Pensacola в качестве меры предосторожности.

После прохождения плановых послеполётных медицинских осмотров на спасательном корабле SpaceX все четыре члена экипажа Crew-8 были доставлены в больницу для дополнительных медицинских осмотров. «Во время плановых медицинских осмотров на спасательном корабле была запрошена дополнительная оценка состояния членов экипажа в качестве меры предосторожности», — заявили в NASA.

Члены экипажа Crew-8 вскоре после приводнения 25 октября (слева направо): Александр Гребёнкин, Майкл Барратт, Мэтью Доминик и Джанетт Эппс. Источник: NASA / Joel Kowsky

Агентство не назвало госпитализированного астронавта или подробности его медицинской проблемы, сославшись на врачебную тайну. Остальные три члена экипажа вернулись в Космический центр имени Джонсона в Хьюстоне.

Crew-8 вернул астронавтов NASA Мэтью Доминика, Майкла Барратта и Джанетт Эппс вместе с космонавтом Роскосмоса Александром Гребёнкиным. Все четверо выглядели в хорошем состоянии, когда покинули корабль Crew Dragon чуть более чем через полчаса после приводнения, улыбаясь и махая руками в эфире NASA.

«Сейчас у экипажа всё отлично. Они проведут немного времени на спасательном судне, проходя медицинские проверки, и вскоре после этого отправятся обратно в Хьюстон», — сказал Ричард Джонс, заместитель руководителя программы коммерческих экипажей NASA, во время пресс-конференции через 90 минут после приводнения.

То, что NASA решило провести все четыре дополнительных медицинских осмотра в больнице, может исключить изолированную медицинскую проблему и повышает вероятность инцидента во время или после их возвращения. Однако представители NASA заявили на брифинге, что проблем с космическим аппаратом во время его возвращения и приводнения не возникло, что не дало никаких указаний на то, что происходит что-то необычное.

На проекте «планшета Чубайса» было украдено более 13 млрд рублей

Планшет так никто и не создал
Прочие новости
73

В Центре общественных связей (ЦОС) ФСБ России сообщили, что при создании «планшета Чубайса» было украдено 13 млрд рублей.

фото: ТАСС

ФСБ в ходе сопровождения расследуемого следственным департаментом МВД России уголовного дела, возбужденного по ч. 4 ст. 160 УК России (присвоение или растрата в особо крупном размере), установлена причастность бывшего генерального директора ООО "Пластик Лоджик" Галкина Бориса Юрьевича к хищению более 13 млрд рублей

Сейчас Галкин задержан, при этом с 2020 года он скрывался от правоохранительных органов за рубежом. Задержан он был в текущем году при пересечении границы Российской Федерации.

Напомним, ранее в этом году Роснано запустила процесс банкротства производителя гибких дисплеев, компании «Пластик Лоджик», которая и должна была создать планшет. Сам планшет Plastic Logic 100 был показан Анатолием Чубайсом ещё в 2011 году. На тот момент планировалось строительство завода в Зеленограде для производства гибких некремниевых дисплеев с ежегодной мощностью 100 тысяч штук.

Как сообщает ФСБ, у компании отсутствовали и производственные мощности, и квалифицированный персонал для создания продукта как на момент демонстрации планшета, так и вплоть до 2020 года.

Прочие новости
Источники: ТАСС , RG

Вспышка «мёртвой» звезды: астрономы наблюдают редкое явление в соседней галактике

Астрономы обнаружили редкую двойную звездную систему в Малом Магеллановом Облаке
Наука и космос
1

В соседней галактике Малом Магеллановом Облаке (ММО) произошло редкое астрономическое событие — вспышка «мёртвой звезды», превратившейся в сверхъяркую, но кратковременную новую. Эта вспышка предоставила астрономам уникальную возможность изучить загадочный класс звёздных дуэтов, состоящих из белого карлика и молодой звезды, окружённой диском из материала.

Группа телескопов, наблюдающих за астероидами, зафиксировала вспышку в мае, а последующие наблюдения с помощью наземных и космических телескопов показали, что вспышка произошла в редкой двойной звёздной системе CXOU J005245.0-722844. Эта система была каталогизирована рентгеновским телескопом Chandra около двух десятилетий назад, но о ней известно очень мало.

На фотографии изображена R Водолея, новая система, расположенная примерно в 710 световых годах от Земли.
Источник: NASA / Chandra X-ray Observatory, Adam Block of the University of Arizona’s Mt. Lemmon SkyCenter

Белый карлик, который является остатком некогда массивной звезды, был покрыт таким количеством материала от своей звезды-компаньона, что взорвался. Вспышка была сверхяркой, но длилась всего чуть меньше двух недель, согласно исследованию, опубликованному в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Астрономы утверждают, что предстоящие последующие наблюдения могут раскрыть нюансы в процессах, которые вызывают такие сверхъяркие, но кратковременные вспышки. «Это важный первый шаг к лучшему пониманию таких систем и, возможно, причин, по которым мы не увидели их так много, как ожидали», — сказал Томас Годен, аспирант Университета штата Пенсильвания, руководивший исследованием.

Тем временем астрономы и наблюдатели по всему миру продолжают пристально вглядываться в созвездие Corona Borealis, где, как ожидается, в любой день ещё одна звезда взорвётся мощной вспышкой. Она будет украшать наше ночное небо около недели, прежде чем потускнеет.

Эта вспышка является вторым случаем наблюдения сверхъяркой вспышки в двойной системе белых карликов этого типа. «Большинство вспышек новых звёзд — это события, которые достигают умеренной светимости и затухают в течение нескольких недель. Эта новая странна не только своим чрезвычайно ярким поведением, но и своей короткой продолжительностью», — сказал Годен.

Астрономы ожидают, что такие двойные системы будут распространены во Вселенной, но пока что каталогизировано лишь несколько таких объектов.

Загадка сверхновой 1181 года раскрыта: «звезда-зомби» обнаружена в центре туманности

Сверхновая SN 1181 — одна из немногих задокументированных до изобретения телескопов
Наука и космос
5

В 1181 году новая звезда сияла около созвездия Кассиопеи в течение шести месяцев, прежде чем погаснуть. Событие было зафиксировано китайскими и японскими наблюдателями почти тысячу лет назад и озадачивало астрономов на протяжении столетий. Это одна из немногих сверхновых, задокументированных до изобретения телескопов. Кроме того, она оставалась «сиротой» дольше всех, — ни один из видимых сегодня небесных объектов не может быть отнесен к ней.

Эта звезда теперь известна как сверхновая SN 1181, её остаток был отслежен только в 2021 году до туманности Pa 30, обнаруженной в 2013 году астрономом-любителем Даной Пэтчик во время изучения архива изображений с телескопа WISE в рамках проекта гражданской науки.

Но эта туманность не является типичным остатком сверхновой. Астрономы были заинтригованы, обнаружив выжившую «звезду-зомби» в её центре, — «остаток внутри остатка». Считается, что сверхновая 1181 года вспыхнула, когда термоядерный взрыв был вызван белым карликом. Обычно белый карлик полностью уничтожается при такой вспышке, но в этом случае часть звезды «выжила», оставив после себя своего рода «звезду-зомби».

Художественное представление остатка сверхновой под названием Pa 30 — оставшиеся остатки вспышки сверхновой, которая наблюдалась с Земли в 1181 году.
Источник: WM Keck Observatory / Adam Makarenko

Этот тип частичного взрыва называется сверхновой типа Iax. Ещё более примечательно то, что из этой «зомби-звезды» вырвались джеты, напоминающие лепестки цветка одуванчика. Доцент ISTA Илария Кайаццо и ведущий автор исследования Тим Каннингем, научный сотрудник NASA Hubble в Центре астрофизики, Гарварда и Смитсоновского института, получили беспрецедентный крупный план этих необычных «лепестков».

Команда Каннингема и Кайаццо смогла подробно изучить этот остаток сверхновой благодаря данным Keck Cosmic Web Imager (KCWI) Калтеха. KCWI — это спектрограф, расположенный на высоте более 4000 метров в обсерватории WM Keck на Гавайях, недалеко от вершины вулкана Мауна-Кеа, самой высокой вершины Гавайев.

KCWI был разработан для обнаружения некоторых из самых слабых и тусклых источников света во Вселенной, которые в совокупности называются Кроме того, KCWI настолько чувствителен, что может захватывать спектральную информацию для каждого пикселя на изображении. Он также способен измерять движение материи при вспышках звёзд, создавая что-то вроде 3D-фильма о сверхновой. KCWI делает это, исследуя, как свет смещается при приближении или удалении от нас, — физический процесс, похожий на доплеровский сдвиг.

Таким образом, вместо того, чтобы видеть только типичное статическое «изображение фейерверка», обычное для наблюдений сверхновых, исследователи смогли создать подробную трёхмерную карту туманности и её странных «нитей». Кроме того, они смогли показать, что материал в них перемещается баллистически со скоростью около 1000 километров в секунду.

«Это означает, что выброшенный материал не замедлился и не ускорился с момента вспышки. Таким образом, на основе измеренных скоростей, взгляд назад во времени позволил нам определить момент взрыва почти точно в 1181 году», — говорит Каннингем.

Помимо «нитей в форме одуванчика» и их расширения, общая форма сверхновой весьма необычна. Команда обнаружила, что материал внутри нитей, выбрасываемый из места взрыва, необычайно асимметричен. И что асимметрия проистекает с момента вспышки. Кроме того, «нити», по-видимому, имеют резкий внутренний край, показывая внутренний «зазор», окружающий «зомби-звезду».

«Наша первая подробная 3D-характеристика скорости и пространственной структуры остатка сверхновой многое говорит об уникальном космическом событии, которое наши предки наблюдали столетия назад. Но это также поднимает новые вопросы и ставит новые задачи перед астрономами, с которыми им предстоит разобраться в дальнейшем», — заключает Кайаццо.

Память R-DIMM со скоростью до 8000 МТ/с. XPG представила свою первую разогнанную память AICORE DDR5 R-DIMM

В виде модулей объёмом 16 ГБ

Принадлежащий компании Adata бренд XPG представил свою первую разогнанную оперативную память — AICORE DDR5 R-DIMM. Она ориентирована на мощные рабочие станции.

фото: XPG

Данная память поддерживает скорость до 8000 МТ/с, что в 1,6 раза больше, чем у стандартной памяти R-DIMM. Как говорит сам производитель, AICORE создана для повышения общей производительности системы, обработки сложных данных, ускорения многозадачности и максимизации эффективности вычислений на базе ИИ.

Память R-DIMM немного отличается от обычной DIMM. Она использует драйвер тактового регистра (RCD) и отличается высокой скоростью, низкой задержкой и повышенной стабильностью работы.

Производитель также говорит, что память AICORE разработана для финансовых рынков, где важен анализ данных в режиме реального времени, а также для специалистов в области науки о данных и создания изображений, чтобы ускорить выполнение задач и быстро завершать различные крупномасштабные проекты. Поддерживаются две основные автоматические системы коррекции ошибок: On-die ECC и Side-band ECC, что гарантирует точную и надежную передачу данных.

XPG собирается выпустить модули со скоростью от 6400 до 8000 МТ/с и объёмом 16 ГБ на модуль.

Поиск тёмной материи: коллаборация NA62 представила новые результаты

Темные фотоны — гипотетические частицы, которые могут быть кандидатами на тёмную материю
Наука и космос
13

Учёные из коллаборации NA62, международного исследовательского сотрудничества, опубликовали результаты нового поиска тёмных фотонов. Результаты были получены путём анализа данных, собранных детектором NA62 в ЦЕРНе, настроенным в режиме сброса пучка.

Поиски тёмной материи в настоящее время являются одной из горячих тем в сообществе физики высоких энергий. Мы ищем слабо взаимодействующие частицы в различных установках, начиная от экспериментов на ускорителях и заканчивая настольными лабораторными установками. В то время как эксперименты на LHC основаны на высокой энергии столкновения, сталкивая протоны примерно с 14 триллионами электрон-вольт, NA62, будучи экспериментом с фиксированной мишенью, фокусируется на подходе высокой интенсивности с квинтиллионом (1018) протонов на мишени в год. Такая интенсивность создаёт уникальную возможность исследовать различные редкие процессы и выходить за рамки сценариев Стандартной модели.

Алина Клейменова и Стефан Гинеску, участники коллаборации NA62

Тёмные фотоны — это частицы, которые слабо взаимодействуют с обычной материей, что делает их невозможными или очень сложными для обнаружения с помощью обычных экспериментальных методов. Эти частицы являются кандидатами на тёмную материю, которая составляет примерно 85% массы Вселенной. Тёмные фотоны, также называемые A', входят в число гипотетических частиц за пределами Стандартной модели, существование которых может быть исследовано детектором NA62. В частности, они могут связываться с обычной материей, поскольку могут смешиваться с фотонами, описанными Стандартной моделью. Однако связь будет чрезвычайно слабой, что объясняет, почему они до сих пор не были обнаружены.

Источник: DALL-E

«Это слабое взаимодействие приводит к длительному времени жизни, то есть в условиях NA62 A' пройдёт расстояние от десятых долей сантиметра до сотен метров, прежде чем распадётся. Теоретически, если тёмный фотон является самой лёгкой частицей тёмной материи и имеет массу ниже примерно 700 МэВ, то он в первую очередь распадётся на лептонные пары, такие как электроны или мюоны. NA62 имеет все необходимые ингредиенты, чтобы увидеть эти сигналы распада, включая очень длинную линию пучка (более 80 м от цели до объёма распада), точные системы отслеживания, синхронизации и идентификации частиц, а также возможность собирать эти данные в почти бесфоновом режиме», — объяснили Клейменова и Гинеску.

Основной целью недавнего исследования, проведённого коллаборацией NA62, было изучение чувствительности детектора NA62 в ЦЕРНе к распадам тёмных фотонов. Анализируя данные, собранные детектором, команда надеялась идентифицировать сигналы, которые могли быть связаны с тёмными фотонами.

«NA62 — это эксперимент с каонами, посвящённый точным измерениям и изучению редких распадов каонов. Эксперимент также может работать в "режиме сброса". В этом режиме мы можем удалить мишень, используемую для каонов, и сбросить пучок протонов 400 ГэВ на поглотитель с интенсивностью, вдвое превышающей обычную», — пояснили авторы.

Теоретические предсказания предполагают, что взаимодействия между протонами и материалом сброса в детекторе NA62 могут производить различные частицы в скрытых секторах светового спектра с массами около 1 ГэВ, включая и тёмные фотоны. Эти частицы затем могут перемещаться и распадаться в инструментальной области эксперимента NA62.

В рамках своего исследования учёные проанализировали выборку данных из 1,4×1017 протонов на сбросе, собранную детектором NA62 в 2021 году.

Источник: NA62 Collaboration

«К сожалению, мы не нашли доказательств существования тёмных фотонов, но нам удалось исключить новые области в пространстве параметров массы и силы взаимодействия тёмных фотонов. Кроме того, наши результаты можно переосмыслить в рамках других моделей, например, включающих аксионоподобные частицы», — говорят авторы.

Хотя команда пока не обнаружила распады тёмных фотонов, их результаты могут дать информацию для будущих поисков этих неуловимых частиц. Сейчас учёные работают над объединением своих результатов с результатами анализа конечных состояний адронов, проведённого коллаборацией.

«Наша конечная цель — распространить этот анализ на весь набор данных дампа NA62. Кроме того, есть ещё несколько сценариев скрытого сектора, которые может исследовать NA62, например, тяжёлые нейтральные лептоны (HNL). HNL особенно интересны, поскольку они могут решать несколько ключевых проблем в физике элементарных частиц и космологии, таких как происхождение масс нейтрино, асимметрия материи-антиматерии во Вселенной и природа тёмной материи. Текущая работа завершит комплексный поиск медиаторов тёмной материи с использованием данных, собранных NA62 в 2021 году», — заключили Клейменова и Гинеску.

Результаты исследования коллаборации NA62 были опубликованы в журнале Physical Review Letters и представляют собой важный шаг в понимании природы тёмной материи. Хотя обнаружение тёмных фотонов пока не удалось, исследование показало, что детектор NA62 может быть использован для изучения других гипотетических частиц, которые могут быть связаны с тёмной материей.

Исследование тёмной материи является одной из наиболее актуальных проблем современной физики, а коллаборация NA62 является одной из ведущих групп в этой области.

Новое исследование показало, что метановый газ формирует корку на поверхности Титана

Учёные надеются, что новое открытие поможет лучше понять Титан и его потенциал для жизни
Наука и космос
5

Учёные из Гавайского университета в Маноа обнаружили, что метановый газ может задерживаться во льду на поверхности Титана, самого большого спутника Сатурна.

Исследовательская группа под руководством Лорен Шурмейер проанализировала данные NASA и обнаружила, что ударные кратеры Титана на сотни метров мельче, чем ожидалось. Учёные протестировали на компьютерной модели, как рельеф Титана может ослабнуть или восстановиться после удара, если ледяная оболочка покрыта слоем изолирующего метанового льда.

Изображение Титана, полученное NASA с помощью инструмента Cassini VIMS (визуальный и инфракрасный картографический спектрометр). Около центра виден ударный кратер. Тёмные области возле экватора — богатые органикой песчаные дюны, а тёмные области в северной полярной области — озёра жидкого метана / этана. В северном полушарии белые облака также видны.
Источник: NASA / Cassini VIMS

Используя этот подход к моделированию, исследователи смогли ограничить толщину коры метанового соединения 5–10 километрами. «Кора из метанового клатрата нагревает недра Титана и вызывает удивительно быструю топографическую релаксацию, что приводит к обмелению кратеров со скоростью, близкой к скорости быстро движущихся тёплых ледников на Земле», — сказала Шурмейер.

Эта оценка толщины метанового ледяного «панциря» важна, поскольку она может объяснить происхождение богатой метаном атмосферы Титана и помочь исследователям понять углеродный цикл. «Титан — это естественная лаборатория для изучения того, как парниковый метан нагревается и циркулирует в атмосфере», — сказала Шурмейер.

Топография, наблюдаемая на Титане, приобретает смысл в свете этих новых открытий. А ограничение толщины ледяной коры метанового клатрата указывает на то, что внутренняя часть Титана, вероятно, тёплая, а не холодная и неактивная, как считалось ранее.

Предложенная схема внутреннего строения Титана (не в масштабе), показывающая кору метанового клатрата над конвектирующей ледяной оболочкой. Источник: Schurmeier, et al., 2024

«Метановая кора прочнее и обладает лучшими изолирующими свойствами, чем обычный водяной лёд. Кора клатрата изолирует внутреннюю часть Титана, делает оболочку из водяного льда очень тёплой и пластичной и подразумевает, что ледяная оболочка Титана медленно конвектирует или конвектировала», — объяснила Шурмейер.

Если в океане Титана под толстым ледяным панцирем существует жизнь, то любые признаки жизни (биомаркеры) необходимо будет транспортировать вверх, на поверхность Титана, где будет легче получить к ним доступ или увидеть их в будущих миссиях. Это более вероятно, если ледяной «панцирь» Титана тёплый и конвективный.

Запуск миссии NASA Dragonfly к Титану запланирован на июль 2028 года, а прибытие — на 2034 год. У учёных появится возможность провести детальные наблюдения за этим спутником и дополнительно изучить ледяную поверхность, включая кратер под названием Селк.

Вернуть старый дизайн Подробнее