Специалисты Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Новосибирского государственного университета (НГУ) провели первый эксперимент по исследованию радиационного старения материалов на установке для бор-нейтронозахватной терапии онкологических заболеваний (БНЗТ) в режиме генерации быстрых нейтронов. Освоение нового режима работы открывает новые возможности по исследованию радиационной стойкости материалов для крупных проектов в физике элементарных частиц и установок для термоядерного синтеза. В частности, результаты работы будут востребованы при модернизации Большого адронного коллайдера (БАК) в ЦЕРН.

Детектор CMS (Compact Muon Solenoid) — один из четырех детекторов БАК, работающего в ЦЕРН (CERN, Европейская организация по ядерным исследованиям). Новосибирские физики в эксперименте CMS занимаются лазерной калибровкой электромагнитного калориметра детектора, анализом данных, набранных в этом эксперименте, а также разработкой новой системы MTD (MIP Timing Detector — детектор для измерения отлета минимально-ионизирующих частиц) для модернизируемого детектора CMS. НГУ является участником коллаборации CMS.

В данный момент идет подготовка к масштабной модернизации БАК, направленной на увеличение его светимости и энергии. Для работы с высокой светимостью модернизируются все четыре детектора, работающие на этом коллайдере. Поскольку светимость установки и энергия протон-протонных пучков увеличатся, возрастет и радиационная нагрузка на системы детекторов. Это требует проверки радиационной стойкости материалов, из которых изготовлено как уже используемое оборудование, так и новое, предназначенное для модернизации.

Одним из важных компонентов радиационной нагрузки в детекторах, работающих на адронных коллайдерах, является нейтронное облучение — облучение, состоящее из потока нейтронов. Характер взаимодействия нейтронов со средой зависит от их энергии. Если тепловые нейтроны в основном захватываются атомными ядрами вещества, то быстрые нейтроны с энергией порядка МэВ фактически разрушают их. Примером разрушающего воздействия быстрых нейтронов является изменение характеристик сцинтиллирующих материалов и световодов, которые используются в электромагнитном калориметре. Под воздействием облучения потоком нейтронов они темнеют из-за разрушения их структуры, особенно в местах максимально близких к пучку, где создается наибольший радиационный фон.

«Нашей целью было проверить, как материалы ведут себя под воздействием больших потоков нейтронного излучения — до 10¹⁴ neq/cm². Например, в лазерной калибровке детектора CMS используется оптоволокно для передачи света от кристаллов к фотонным детекторам. Радиационная стойкость оптоволокна к нейтронному излучению является одним из критических параметров при модернизации системы лазерной калибровки детектора CMS для работы на модернизированном коллайдере. Эта задача, как оказалось, может быть очень хорошо решена в Институте ядерной физики. Мы проверили на установке БНЗТ, как меняется прозрачность оптоволокна в результате облучения быстрыми нейтронами», — рассказал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, заведующий лабораторией НГУ кандидат физико-математических наук Юрий Сковпень.

Команда БНЗТ предложила для генерации мощного потока быстрых нейтронов использовать действующий ускорительный источник нейтронов, заменив водородный пучок дейтериевым, и внутри радиационно-защищенного зала соорудить дополнительный бункер из бетонных блоков с карбидом бора. Так было положено начало эксперименту, который длился ровно месяц.

«Если вы хотите получить мощный пучок быстрых нейтронов, то наиболее эффективно использовать именно дейтериевый пучок и литиевую мишень. Литиевая мишень — это наша фишка, мы ее разрабатываем уже двадцать лет и обладаем уникальными компетенциями в этой области. Да и сам ускоритель за прошедшие годы был оснащен таким широким набором диагностических средств, что нам удалось получить пучок дейтронов в максимально короткие сроки», — прокомментировал заведующий сектором ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Сергей Таскаев.

По мнению ученых, результаты получились хорошими для исследуемых образцов оптоволокна. Их прозрачность, способность передавать свет, под воздействием излучения уменьшилась на 20% при облучении потоком нейтронов 10¹⁴ neq/cm², это довольно высокий показатель качества материала. «Особенностью работы является то, что мы могли измерять прозрачность оптоволокна в процессе набора необходимой интегральной дозы и тем самым изучать процесс старения в зависимости от величины набранной дозы. Было продемонстрировано, что установка БНЗТ обеспечивает возможность набора интегральной дозы более 10¹⁴ neq/cm². Это большая доза, достаточная для проверки радиационной стойкости материалов, планируемых для использования на детекторе CMS. Мы впервые продемонстрировали, что можем работать с такими дозами на ускорительном источнике нейтронов. Это уникальный инструмент для исследования радиационной стойкости материалов», — подчеркнул Юрий Сковпень.

Работа проводилась силами нескольких научно-исследовательских групп: ИЯФ СО РАН, НГУ, а также группы из Центра ядерных исследований Сакле (Франция), которая предоставила образцы оптоволокна и оборудование для измерения его прозрачности. В рамках текущего эксперимента помимо оптоволокна были облучены еще полупроводниковые ФЭУ и dc-dc конвертеры другого детектора БАК, алмазный детектор нейтронов и пластины из карбида бора для Международного термоядерного реактора ИТЭР, неодимовые магниты для мощного линака Института теоретической и экспериментальной физики (Москва), газовые сенсоры на основе фталоцианинов титанила для НГУ.

«Эта красивая работа — результат сотрудничества лабораторий ИЯФ и НГУ, — прокомментировал заведующий лабораторий ИЯФ СО РАН и декан ФФ НГУ Владимир Блинов. — Она проводилась в рамках подписанного между РФ и ЦЕРН Соглашения и в рамках Соглашения о сотрудничестве между НГУ и коллаборацией CMS. Работа была инициирована лабораторией НГУ и поддержана группой из Сакле, которая тоже состоит в коллаборации. Для облучения элементов системы лазерной калибровки электромагнитного калориметра команда БНЗТ наладила режим генерации быстрых нейтронов ускорителя, что стало нетривиальной научно-технической задачей. Результаты совместных экспериментов ИЯФ и НГУ высоко оценены руководством группы электромагнитного калориметра детектора CMS и руководством коллаборации. Также радует, что в результате сотрудничества университета и ИЯФ создана уникальная научная инфраструктура, которая будет широко востребована при реализации проекта Супер С-тау фабрики и в других направлениях, например, радиационных тестах в термоядерном синтезе».

Пресс-служба ИЯФ СО РАН

Не так давно мы поднимали тему преждевременных объявлений об открытиях в области космологии, которые позже опровергались новыми данными (https://academcity.org/content/temnye-gosti-i-dama-iz-gran-sasso). Тогда речь шла о темной материи, экспериментальные доказательства существования которой ученые ищут уже много лет. Но это не единственный проблемный вопрос в современной концепции истории и структуры мироздания. И сегодня поговорим еще об одном. Тем более, что именно вопросы, стоящие перед современной космологией, стало темой очередного мероприятия в рамках проекта «PRO Науку в Сибири».

Итак, еще в 1948 году известный советский, а потом – американский физик Георгий Гамов предсказал существование реликтового излучения (своего рода – эха Большого взрыва, который стал началом нашей Вселенной согласно современным космологическим представлениям). А в 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон из Bell Telephone Laboratories, проводя эксперименты в области радиоастрономии и спутниковых коммуникаций, обнаружили, что антенна их прибора имеет избыточную шумовую температуру в 3,5 К, которую они не могли объяснить. Последовало обсуждение этого факта с группой физиков из Принстонского университета, которые как раз занимались поисками этого излучения. В итоге, решили, что это оно и есть. Результат Пензиаса и Вилсона был отмечен Нобелевской премией по физике в 1978 году.

Но уже десятилетием раньше (когда результаты этих экспериментов были только опубликованы) многие ученые (и еще большее количество тех, кто рассказывает об их работе – журналисты, лекторы и т.п.) уверенно заявляли: теперь правота теории Большого взрыва подтверждена экспериментально.

Хотя на самом деле было еще немало вопросов, на которые эта теория не отвечала. Например, т.н. «проблема горизонта» - почему Вселенная, которую мы наблюдаем с помощью того самого реликтового излучения настолько однородна и одинакова во всех направлениях? Ведь механизм, который задавал бы везде одинаковые начальные условия, в ней отсутствует.

Или, куда делись магнитные монополи - гипотетические элементарные частицы, обладающие ненулевым магнитным зарядом? Все наши магниты дипольны (то есть имеют два полюса). Но в очень молодой Вселенной должны были образовываться очень массивные частицы с магнитным зарядом – северные и южные монополи. Их ищут уже довольно давно, но безуспешно.

Или проблема плоскостности: нынешнее строение Вселенной может быть именно таким только при условии, если значение ее начальной плотности находилось в очень узком диапазоне. И космологов теперь мучает вопрос: как начальная плотность оказалась так точно настроена на это «особое» значение.

Вопросов, как видите, было (да и есть) много. И для объяснения этих «узких мест» были нужны новые идеи. В начале 1980-х такую идею озвучили независимо друг от друга Алексей Старобинский (СССР) и Алан Гут (США). Ученые предположили, что в первые мгновения своего существования (речь шла о ничтожных долях секунды) Вселенная пережила фазу очень быстрого экспоненциального расширения от размеров точки до тысяч световых лет. Такое быстрое расширение и обеспечило однородность и плоскость ее структуры. А уже после, спустя 1-34 секунду ее расширение пошло в режиме Большого взрыва, описанного космологами ранее. Это предположение решало и проблему монополей: они образовались в самом начале, но затем сверхбыстрое расширение Вселенной разнесло их на огромные расстояния друг от друга, потому теперь обнаружить их нереально.

Алан Гуд назвал эту модель  «теорией космической инфляцией». А чуть позже ее доработал Андрей Линде. Подобно Георгию Гамову, Линде начинал как советский ученый. И уже будучи доктором физико-математических наук, в 1990 году эмигрировал в США, где стал профессором физики Стэнфордского университета теоретической физики.

Тут надо отметить, что полноценной научной теорией данная модель не является: в ее рамках, облик нашей Вселенной зависит от большого числа параметров, значение, которых, к слову, может сильно варьироваться. А вместе с ними – конечный результат. Проще говоря, внося в такую модель разные вариации начальных параметров, на выходе мы получим радикально разные описания того, как должна была выглядеть современная Вселенная. Получается, эта модель не обладает предсказуемостью, что является необходимым условием для статуса научной теории.

Не лучше и со вторым условием – наблюдаемостью. Хоть речь и идет о событиях, произошедших в самом начале истории Вселенной, ученые придумали, как с помощью косвенных данных (точнее влияния тех процессов на более поздние) можно было бы найти следы, оставленные «космической инфляцией». Это и плоскость поляризации электронов, и гравитационные волны. И обнаружение таким путем определенных явлений (физики назвали его эффект B-modа) перевело бы «космическую инфляцию» в разряд полноценной научной теории. А заодно стало бы самым громким открытием на десятилетия.

И казалось, что так и произошло - в 2014 году коллектив ученых, работающих на установке, построенной специально для поиска этого эффекта в Антарктиде, заявила о своем успехе. Окрестности Южного полюса привлек физиков своим удобством для проведения исследований (там минимальный уровень содержания водяного пара в атмосфере, который имеет свойство поглощать микроволновое изучение, мешая наблюдениям). Плюс там почти постоянно виден именно тот участок неба, на котором предполагалось вести поиски.

Установка называлась BICEP (сокр. от англ. Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) и являлась небольшим, но очень чувствительным микроволновым телескопом. К 2014 году работы на BICEP велись уже несколько лет, и это была уже вторая, доработанная ее версия. И казалось, их ждал успех – в марте 2014 года было объявлено об обнаружении В-моды. Это заявление вызвало фурор, статья собрала почти 700 цитирований за полгода (те, кто знают, как зарабатывается импакт-фактор, оценят). А авторы исследования пили шампанское на фуршетах и, вероятно, даже планировали, как распорядятся своей Нобелевской премией.

Однако, как это принято в научной среде, почти сразу появились и те, кто усомнился в полученных результатах: картина получалась слишком интенсивной. И в отличие от эксперимента Dame, о котором мы говорили в прошлый раз, опровержение последовало куда быстрее. Уже через несколько месяцев другая группа исследователей, используя данные космической обсерватории «Планк», показала, что результат BICEP2 можно полностью отнести на счёт галактической пыли.

Так что, Нобелевская премия за обнаружение В-моде еще ждет своих обладателей. Равно как и награды за ответы за многие другие вопросы, которые ставит перед нами современная космология. Когда эти ответы будут найден, неизвестно. Но ученые не опускают рук, а с другой стороны, не принимают на веру полученные ранее результаты. И это позволяет двигаться вперед в нужном направлении. Правда, не исключено, что этот путь приведет нас к необходимости кардинально пересмотреть не только модель «космической инфляции», но и всю теорию Большого взрыва. Впрочем, так даже интереснее.

Сергей Исаев

Группа ученых из Института катализа СО РАН (ИК СО РАН) и Института неорганической химии СО РАН (ИНХ СО РАН) при поддержке Российского научного фонда разработали активный и стабильный фотокатализатор окисления воды на основе оксидов иридия, который позволяет ускорить выделение кислорода из воды. Результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале ACS Applied Materials & Interfaces (IF = 10,383).

Фотокаталитическое разложение воды с образованием водорода и кислорода – актуальная задача получения «зелёного» водорода, экологически чистого топлива. Основная проблема в процессе расщепления воды — медленная кинетика процесса окисления воды и выделения кислорода. Разработанные стабильные фотокатализаторы на основе оксидов иридия помогают ускорить этот процесс.

«Нам удалось синтезировать стабильный комплекс иридия с нитро- и аква-лигандами, который далее мы использовали для получения композитных фотокатализаторов. Уникальность данного соединения заключается в отсутствии в его составе ионов хлора, которые могут снижать активность катализаторов. Кроме того, из данного соединения легко образуется активная форма иридия – достаточно нагревания при невысокой температуре», — рассказал старший научный сотрудник ИНХ СО РАН, кандидат химических наук Данила Васильченко.

По словам руководителя проекта, заместителя руководителя Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» ИК СО РАН, доктора химических наук, профессора РАН Екатерины Козловой, проведенная работа продолжает сделанные ранее исследования, общая цель которых – разработка катализаторов полного разложения воды.

«Ранее мы уже получили высокоактивные фотокатализаторы на основе графитоподобного нитрида углерода с нанесенной платиной для выделения водорода. Исследование процесса образования кислорода является продолжением работы, конечная цель которой заключается в разработке катализаторов полного фотокаталитического разложения воды на водород и кислород. В данной работе были получены не только активные, но и стабильные фотокатализаторы получения кислорода с малым содержанием иридия – всего 0,25 %. Еще одно важное преимущество наших фотокатализаторов состоит в способности работать под действием видимого излучения, что открывает перспективы использования энергии солнца для разложения воды», — пояснила Екатерина Козлова.

Уникальность полученного фотокатализатора для выделения кислорода также в его гетерогенности. Обычно катализаторы для выделения кислорода гомогенные, что затрудняет процесс отделения катализатора от реакционной смеси. Новый катализатор находится в смеси в суспендированном состоянии, что значительно облегчает его отделение и повторное использование.

Один из авторов статьи, студент НГУ, сотрудник ИК СО РАН Николай Сидоренко рассказал о практическом применении результатов исследования.

«Водород из воды получить достаточно легко, но при помощи доноров, то есть добавления, например, органики, в частности, спиртов, – рассказывает Николай. – Разложение же чистой воды на водород и кислород будет сильно удешевлять процесс получения водорода, потому что ничего дополнительно добавлять не нужно. Сначала мы работали над фотокатализатором получения водорода из воды, затем – над эффективным катализатором выделения кислорода, а следующий этап – создание «общего» катализатора для одновременного разложения чистой воды на водород и кислород».

Ученые планируют получать водород с использованием солнечной энергии путем фотокаталитического разложения чистой воды и затем использовать его, например, в качестве топлива для топливных элементов. В этом случае получится замкнутый экологически чистый цикл: водород, полученный из воды, будет питать топливные элементы, которые вырабатывают электричество посредством электрохимической реакции между водородом и кислородом с образованием воды.

Анастасия Аникина

Выбор вуза абитуриентом во многом обусловлен его представлением о будущей карьере. Опыт Новосибирского государственного университета экономики и управления показывает, что с каждым годом растет доля тех студентов, которые имеют достаточно четкое представление о своей профессиональной траектории уже на этапе поступления. 

Почти четверть опрошенных в рамках Всероссийского онлайн-опроса абитуриентов 2022 года в числе первых хотят встретиться с работодателями, которые сотрудничают с вузом.  В Новосибирском государственном университете экономики и управления выстроена инфраструктура таких встреч: с первого курса до момента трудоустройства вуз сопровождает своих студентов, формируя востребованных рынком труда специалистов.

Павел Новгородов, ректор Новосибирского государственного университета экономики и управления, для «Научно-образовательной политики»:

«Уже несколько лет мы анкетируем наших абитуриентов по поводу их ценностных установок в плане карьерного развития и видим интересные тенденции, которые говорят о более прагматичной и конкретной позиции студентов в отношении их будущего трудоустройства. Это говорит о необходимости конструирования карьерных траекторий даже не с первого курса университета, а со школы. 

С этого года наш Центр карьеры планирует активно взаимодействовать со старшеклассниками, а также обучающимися в учреждениях СПО, которые планируют продолжить обучение в вузе. Усилить работу с абитуриентами и студентами НГУЭУ по вопросам будущего трудоустройства планируется в том числе посредством Центра оценки и развития компетенций АНО «Россия – страна возможностей», открытого на базе университета, который является дополнительной точкой вовлечения профессионального сообщества. 

Также мы понимаем, что отдельная целевая аудитория по данному вопросу – родители студентов, для которых в июле в рамках приемной кампании мы провели экскурсию, погрузили в тематику soft skills и рассказали о деятельности Центра».

Эта история, которую мы начали освящать с начала нынешнего года, кажется, подошла к финальной стадии. Напомним, что речь идет о предложении Европейской комиссии включить атомную энергию и природный газ в так называемую «зеленую» таксономию с целью повышения инвестиционной привлекательности указанных секторов. В случае принятия данного предложения со стороны законодателей, «мирный атом» и голубое топливо стали бы рассматриваться как некие «переходные» источники энергии, способствующие планомерному и безболезненному переходу к полной углеродной нейтральности (запланированной на 2050 год).

Как мы уже писали, данное предложение вызвало неоднозначную оценку среди европейского истеблишмента и гражданских активистов из числа борцов за экологию. А такие страны, как Австрия и Люксембург даже оформили по этому поводу исковое заявление. Окончательное слово оставалось за европейскими парламентариями. 

И вот свершилось: 6 июля Европейский парламент поддержал эту инициативу. Для ее отклонения необходимо было набрать как минимум 353 голоса. Но этого не случилось: инициатива была поддержана большинством голосов (328 против 278). Фактически это означает, что с 1 января следующего года проекты в области атомной энергетики и природного газа получат в странах ЕС «зеленый» статус и будут рассматриваться как объекты «устойчивого» финансирования. То есть инвесторы могут безбоязненно вкладываться в такие проекты, не опасаясь какого-либо ущемления или неравного положения в сравнении с проектами в области ВИЭ.

Впрочем, итоговые цифры голосования красноречиво показывают, что полного единодушия у законодателей по этому поводу все-таки нет. Совершенно очевидно, что перевес тех, кто высказался «за», незначителен. Конечно, победа сторонников атомной энергии и природного газа выглядит убедительно, но вряд ли ее можно назвать окончательной и бесповоротной, учитывая значительное количество противников такого развития дел. И, судя по всему, последние сдаваться не намерены.

В европейском обществе уже не скрывают, что курс на «озеленение» АЭС выгоден Франции, и французское правительство немало потрудилось над тем, чтобы «вырулить» ситуацию в эту сторону. Также обращается внимание на то, что за природный газ активно выступала Германия, рассматривая голубое топливо в качестве переходного источника энергии. Иначе говоря, две крупнейшие экономики Евросоюза несколько «подкорректировали» под текущие нужды основные принципы «зеленой» стратегии, и довели это дело до конца.

Сообщается, например, что французская компания Électricité de France (EDF), которая вскоре на 100% будет контролироваться государством, «вздохнула с облегчением» (breathed a sigh of relief), узнав о результатах голосования в Европарламенте. В настоящее время компания испытывает серьезные финансовые трудности, но теперь там надеются на то, что включение атомной энергетики в «зеленую» таксономию существенно облегчит привлечение инвестиций в уже существующие и в будущие активы. Таким образом, принятое решение сможет реально улучшить перспективы EDF. В частности, в компании надеются, что теперь она сможет покрыть расходы на строительство новых атомных реакторов, оцениваемые в 50 миллиардов евро.

И напротив, если бы решение депутатов было отрицательным, оно стало бы негативным сигналом в отношении атомной энергетики. Теперь же все компании, занятые в этой сфере, смогут получить доступ к фондам и облигациям с более низкой процентной ставкой. В настоящее время, полагают сторонники строительства АЭС, необходимо добиться возвращения частных инвесторов, в последнее время старательно избегающих вложений в «ядерные» активы. Без немедленных инвестиций в этот сектор, отмечают специалисты, к 2030 году европейцам пришлось бы остановить порядка 90% атомных реакторов. Кроме того, появляется возможность привлечь частные инвестиции в атомные реакторы НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ, что посодействует ренессансу данной отрасли на более высоком качественном уровне. Именно по этой причине Франция оказывала давление на Еврокомиссию в целях выработки упомянутого предложения по включению атомной энергетики в свод правил ЕС по «зеленому» финансированию.

Со своей стороны, Германия проявляла аналогичный интерес к природному газу, который до сих пор официально рассматривается в этой стране в качестве «промежуточной технологии» на пути к полной углеродной нейтральности. Во всяком случае, эту позицию разделяет большинство нынешней правящей коалиции (в первую очередь – социал-демократы). Представители немецкой промышленности также были в восторге от решения европейских парламентариев. Именно по этой причине Германия не присоединилась к иску против предложения Еврокомиссии.

Однако, как мы отметили в начале, в Европе далеко не все в восторге от такого решения. Экологические активисты уже выразили свой протест, обвинив европейских парламентариев в «предательстве» климатических интересов.

Министр энергетики Люксембурга у себя в социальных сетях выразил глубокое сожаление о решении парламента и пообещал оспорить его в суде. Представитель ЕС от Германии (партия зеленых) заявил, что ни один серьезный банк не будет доверять такой таксономии. Особые переживания у евродепутата вызывают будущие свалки радиоактивных отходов, а также новые расходы на газовую инфраструктуру. Но больше всего его беспокоит сохранение зависимости Европы от российских энергоносителей. Кстати, по тому же поводу беспокоится и знаменитая эко-активистка Грета Тунберг, уличившая парламентариев в лицемерии.

Показательно, что западные СМИ никак не обошли вниманием Россию и лично президента Путина, комментируя данное событие. Больше всего впечатлила газета The Guardian,  вышедшая с душераздирающим заголовком: «Путин с ликованием потирает руки после того, как ЕС проголосовал за то, чтобы классифицировать газ и ядерную энергию как зеленые».

Как отмечает издание, вице-президент комитета по окружающей среде Европарламента заявил, что это голосование стало «черным днем» для климата и для энергетического перехода. Еще один парламентарий (от Нидерландов) увидел в результатах голосования «пагубный сигнал» инвесторам и остальному миру. Другой известный политический деятель с сожалением заметил, что корыстные интересы взяли верх, и что ЕС создал опасный прецедент для других стран, понизив свои климатические амбиции. Климатолог из Украины, член МГЭИК Светлана Краковская выразила свое возмущение в еще более экспрессивной манере. По ее словам, она в шоке от такого решения, поскольку война России против ее страны оплачивается «нагревающим планету» ископаемым топливом, и Европейский парламент проголосовал за увеличение новых миллиардов для России на эту войну.

Что касается официальной позиции России по этому вопросу, то ее лучше всего выразил министр энергетики РФ Николай Шульгинов. По его мнению, включение природного газа в «зеленую» таксономию свидетельствует о том, что ЕС таки признал свою ошибку по поводу энергоперехода и теперь пытается исправить ситуацию.  Полагаем, то же самое российские официальные лица могут сказать и в отношении атомной энергии, особенно учитывая то обстоятельство, что наша страна сохранила весь комплекс компетенций в этой области и готова реализовать их, в том числе, и на европейском рынке. Действительно, у президента Владимира Путина есть повод для ликования.

Константин Шабанов

Ученые Института молекулярной и клеточной биологии СО РАН реконструировали и впервые сравнили митохондриальные ДНК древних и современных бурых медведей Западной Сибири. Полученные в ходе исследования данные подтвердили теорию о нескольких волнах миграции животных в плейстоцене. Статья о работе опубликована в Biological Journal of the Linnean Society.

Бурые медведи — одни из крупнейших наземных хищников нашей планеты. Представители этого вида играют важную роль в пищевой цепи. Они участвуют в регуляции численности других млекопитающих, но в то же время сами испытывают угрозу со стороны охотников. Обитающие в Сибири и на Дальнем Востоке бурые медведи составляют единую популяцию и в отличие от европейских собратьев по-прежнему остаются практически неизученными.

Как отмечает младший научный сотрудник лаборатории цитогенетики животных ИМКБ СО РАН Анна Сергеевна Молодцева, в проведении исследований институту помогали группы российских и иностранных ученых. Первые предоставили кости 19 современных медведей из Якутии, Томской области, Хабаровского края и других регионов страны, а вторые занимались расшифровкой их ДНК.

«В нашей лаборатории мы занимались только древними образцами. Дело в том, что процесс получения генома из таких объектов сопряжен с высокой вероятностью контаминации, происходящей из-за попадания в помещение элементов более свежих и качественных ДНК», — подчеркивает Анна Молодцева. Чтобы избавиться от лишних примесей, в том числе обусловленных взаимодействием человека с материалами, специалисты работают в специализированном боксе с соблюдением протокола аутентичности.

Использование сотрудниками ИМКБ СО РАН молекулярных методов в дополнение к морфологическому анализу позволило достоверно определить все необходимые параметры. «Мы получили кости древних бурых и малых пещерных медведей, обитавших на территории Сибири 4,5—40 тысяч лет назад, — рассказывает Анна Сергеевна. — По внешним признакам каждый объект соответствовал прикрепленной к нему бирке с указанием вида, но после изучения генетического материала оказалось, что все останки, в общем-то, принадлежат бурым медведям».

Собрать полную последовательность митохондриальных ДНК древних организмов очень сложно, так как под воздействием внешних факторов она фрагментируется и накапливает замены (ошибки). Тем не менее ученые института добились сборки на уровне 90 %. Для этого была задействована методика обогащения генома, предполагающая создание специального зонда и наработку ДНК на современном образце. Последняя используется как магнит для комплиментарных фрагментов ДНК ископаемого объекта. В результате получают раствор, содержащий на порядок больше целевых фрагментов, что существенно удешевляет сборку полного генома.

После проведения секвенирования и обработки информации на сервере ИМКБ СО РАН специалисты сравнили древних и современных сибирских, дальневосточных, европейских и японских медведей. Всего было рассмотрено около 300 геномов, в число которых, помимо 23 впервые реконструированных последовательностей, вошли уже известные ДНК, хранящиеся в открытой базе генетических данных.

Анна Молодцева рассказывает: «Цель всей нашей работы заключается в поиске потомков медведей, обитавших в Сибири много лет назад, и в определении траектории их перемещений по земному шару». Например, признаки одного из сибирских образцов возрастом порядка 40 тысяч лет позволили отнести его к кладе (группе организмов, обладающих общим предком) 3a2, характерной для Центрального Хоккайдо. По словам исследовательницы, этот результат согласуется с историей климатических изменений: «Примерно 75 тысяч лет назад, во время ледникового периода, изменился уровень Мирового океана, вследствие чего открылся сухопутный коридор между материком и островами. В поисках лучших условий для жизни животные расселились за пределы континента и попали на территорию Японии».

Из 19 ДНК современных медведей, проанализированных учеными, 2 оказались максимально близки геному представителей популяции Восточного Хоккайдо и медведя из Денисовой пещеры. Это говорит о том, что среди особей вида, обитающих сегодня в Сибири, всё еще встречаются такие, которые похожи на своих древних предков.

Несмотря на ценность информации о митохондриальной ДНК, ее недостаточно для получения ответов на многие вопросы. Анна Сергеевна отмечает: чтобы обнаружить новые факты популяционной истории вида, нужно изучать ядерные геномы. В частности, их реконструкция позволит выявить причину схожести митохондриальных последовательностей бурых и древних медведей. Помимо этого, сотрудники института планируют восстановить родословную малых пещерных медведей.

Молекулярные исследования ИМКБ СО РАН могут найти практическое применение в качестве средства определения территориальной принадлежности тех или иных групп животных и отдельных особей, что будет полезно для борьбы с браконьерством. Их результаты также расскажут о процессах, происходящих на Земле в периоды неблагоприятных климатических условий. Анна Молодцева подчеркивает: все генетические последовательности, найденные сотрудниками института, загружены в единую базу данных, поэтому любой человек сможет задействовать их в будущих научных работах.

Научно-технологический прорыв – как и прогресс – невозможен без откалиброванных средств измерений и четко соблюдаемых стандартов. Эти требования заложены в саму генетику НИОКТРов и красной нитью проходят через все инновации.

Об этом шла речь на встрече премьер-министра Михаила Мишустина с руководителем Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии Антоном Шалаевым.

Собственная база стандартов, а также эталоны и инструменты измерений – это основа технологического суверенитета страны. Эту идею несколько раз подчеркнули оба собеседника.

В области эталонов и измерений Россия находится в числе лидеров. Антон Шалаев рассказал главе Правительства:

«В 2021 году российская система обеспечения единства измерений впервые за долгий период заняла первое место в рейтинге Международного бюро мер и весов по измерительным возможностям. Это признание говорит о том, что наши государственные первичные эталоны не только соответствуют лучшим мировым аналогам, но во многом превосходят их по своему техническому уровню. Сегодня эталонная база Российской Федерации – и это ещё один момент, который хотелось бы отметить, – полностью собственной разработки и собственного производства. У нас используется 160 государственных первичных эталонов. И ни один из них зарубежного производства. В области единства измерений, научной метрологии обеспечена полная импортонезависимость».

Для определения соответствия конкретного средства измерения (например, линейки) требуется процедура поверки. С ней часто сталкиваются жители городов при поверке счетчиков на воду – ровно та же самая процедура в масштабах страны идет относительно многих других средств.

Напомним, что только поверенными инструментами и в соответствии с ГОСТами можно делать измерения, которые ложатся в отчеты по субсидиям и грантам на технологические проекты.

В вопросах поверки идет трансфер от бумажных свидетельств к электронной базе данных и цифровому формату действий – единая госинфосистема названа «Аршин». Выходит, что все-таки цифровым общим аршином-таки можно измерить всю Россию.

Если в вопросах эталонов Россия полностью суверенна, то вот со средствами измерений ситуация примерно та же, что и с приборной базой: импортозамещение начато, но пока не завершено. Среди лучших практик в этих вопросах стоит рассмотреть решение Росстандарта: создать базу данных, которая может предложить любому предприятию российские аналоги иностранных измерительных средств. 

Госстандарты – это главные методические документы социально-экономического развития. С одной стороны, они дают гарантированное качество получаемых продуктов (изделий, услуг), что дает возможность стыковать различные элементы более масштабных технологических циклов. С другой, временами они кажутся избыточно дотошными и скрупулезными. Для научно-образовательной среды чаще всего вспоминаются ГОСТы на оформление документов – от курсовых студенческих работ до отчетов по многомиллионным грантам. 

Подобная «застандартизированность», в том числе, дает возможность более быстрой цифровизации – сами стандарты оцифровываются (чтобы быть доступнее для пользователей), а документы и изделия, созданные по ГОСТам – уже имеют общие рамки, в которых возможна дальнейшая работа – например, построение цифровых двойников. 

Среди последних инициатив государственной научно-образовательной политики вопросы средств измерений наиболее ярко проявились в программе карбоновых полигонов. Как раз одной из технологических задач является создание эталонов для калибровки измерительных приборов.

Завершилась беседа обменом воспоминаний об университетских годах – Антон Шалаев отучился в МАИ, а Михаил Мишустин поделился историей о предмете «Стандартизация, взаимозаменяемость и технические измерения» в СТАНКИНе.

Как мы и предполагали ранее, чрезвычайная ситуация, сложившаяся на энергетическом рынке Европы, приводит европейские страны к расколу по вопросам реализации так называемой климатической повестки. Мы уже подробно останавливались на этой теме, которая в начале июля получила дальнейшее развитие.

Напомним, что по вопросу энергетического перехода позиции европейцев раскололись сейчас на два диаметрально противоположных лагеря, условно говоря – на «фанатиков» и «прагматиков». Первые видят выход из ситуации в том, чтобы еще сильнее ускорить наращивание «чистых» энергетических мощностей. Именно так они намереваются преодолеть зависимость от российских углеводородов. «Прагматики» предлагают двигаться в обратную сторону, предлагая уголь в качестве временной (как они считают) замены природному газу. Заметим, что «прагматическая» позиция в последнее время набирает всё больше сторонников (о чем мы писали подробно). И вот совсем недавно эта линия получила открытую поддержку в лице главного представителя польского правительства, дерзнувшего поставить под сомнение благотворность мероприятий ЕС по «озеленению» экономики.

В начале июля в газете Financial Times вышла авторская статья премьер-министра Польши Матеуша Моравецкого, основные тезисы которой разлетелись по самым разным европейским СМИ. Как и положено в таких случаях, данный опус кишит нелицеприятными высказываниями в адрес России, в очередной раз обвиненной в экономических неурядицах европейских стран. Инфляция и рост цен на энергоносители для польского премьера являются прямым следствием российской агрессии в отношении Украины. В принципе, ничего нового. Тем не менее, господин Моравецкий развивает свою мысль дальше и доходит до некоторых принципиально важных признаний.

Выдав порцию дежурных фраз о том, как жестокость России загубила-де европейские мечты о светлой жизни, автор переходит к главному тезису: восстановление стабильности и нормальной жизни, по его словам, требует отказа от некоторых важных положений европейской энергетической политики. В Европе и во всем мире, считает Моравецкий, формируется новый энергетический порядок, который требует сбалансирования множества самых разных интересов. Европейцы якобы хотели и дешевого сырья, и чистой энергии, и экономического роста, и свободы от диктатуры. А в итоге получили дорогое сырье, растущую энергетическую бедность и зависимость от «преступного режима».  И в таких условиях нельзя, как и прежде, выстраивать энергетическую политику только лишь с оглядкой на климатические изменения. Теперь, утверждает господин Моравецкий, на первое место необходимо поставить вопросы энергетической безопасности. В противном случае «вирус неоимпериализма» проникнет в наш дом и похоронит европейское будущее.

При всей кажущейся банальности приведенных высказываний, они подводят автора к самому больному моменту – к вопросу о квотах на углеродные выбросы. Фактически, здесь он покушается на «святое». По его словам, рост цен на энергию связан не только с «путинским шантажом», но также с ростом стоимости углеродных выбросов. Европа, считает Моравецкий, должна теперь извлечь урок из возникшей ситуации и пересмотреть свою политику в области углеродного налогообложения. Еще каких-то пять лет назад, указывает автор, стоимость тонны углекислого газа была ниже 10 евро. В настоящее время она колеблется в интервале 80-100 евро.

С точки зрения Моравецкого, такие затраты мешают производственникам инвестировать средства в разработку передовых «зеленых» технологий. Поэтому существующая торговля углеродными квотами не только не стимулирует переход к «чистой» энергии, но дополнительно подхлестывает инфляцию и угрожает ввергнуть миллионы европейцев в энергетическую нищету. Польское правительство, по его словам, давно уже призывало к изменениям, поскольку такое искусственное повышение цен было только на руку финансовым спекулянтам.

Моравецкий напомнил, что он неоднократно выступал против таких спекуляций, и вот теперь, наконец, наступил тот день, когда эти предложения будут услышаны. В то же время, считает он, избавление от финансовых спекулянтов – только первый шаг к исправлению ситуации. Далее необходимо стабилизировать цены на углеродные выбросы, чтобы упростить планирование новых инвестиций. Но и это еще не всё. Автор предлагает пересмотреть планы по распространению углеродного налога на остальные сектора экономики. Он признается в том, что его предложения допускают очень серьезные шаги, однако в нынешних условиях у европейцев якобы нет иного выбора. На его взгляд, цену на углеродные выбросы нужно заморозить на уровне 30 евро за тонну (то есть, по факту, ее нужно снизить как минимум в три раза с нынешнего уровня). В противном случае, предупреждает Моравецкий, нас ждет резкое удорожание услуг, и тем самым европейские правители будут сами подливать масло в инфляционный огонь. В разгар энергетического кризиса это приведет к обнищанию целых социальных групп и всколыхнет протестные настроения.

В конечном итоге, заключает польский премьер, если руководство ЕС не сделает шаг в указанном направлении, оно только скомпрометирует европейскую энергетическую политику. «Зеленый» энергетический переход, по его словам, не может осуществиться в ущерб базовой безопасности. И если нынешняя ситуация склоняет нас к таким шагам, мы не можем затягивать сроки. А значит, европейцам нужно НЕМЕДЛЕННО вернуться к традиционным источникам энергии! То есть к ископаемому топливу.

Как утверждает Моравецкий, временный возврат к углю является необходимым условием сохранения сильного европейского сообщества, способного противостоять российской агрессии. Далее он переходит к метафорам, напоминая, что прочность цепи определяется прочностью самого слабого её звена. Текущая геополитическая ситуация требует от европейцев усиления всех слабых мест в своей энергетической системе. Только так, считает автор, можно реализовать надежду на светлое завтра.

Честно говоря, мы давно ожидали подобных заявлений со стороны польских властей. Несмотря на обильную антироссийскую риторику, тот же Моравецкий неоднократно (задолго до известных событий на Украине) высказывался против политики ЕС в сфере углеродного налогообложения.  Необходимо напомнить, что между Польшей и Евробюрократией давно уже «пробежала кошка», и отношения здесь весьма напряженные. Грубо говоря, руководство ЕС чрезмерно «нагибало» поляков с углеродным налогом, покушаясь при этом на национальную энергосистему, в которой уголь до сих пор играет ключевую роль (примерно 70% электрической энергии в Польше генерируется за счет «грязного топлива»). Например, год назад ЕС наложил на Польшу штраф в размере 500 тысяч евро в день за то, что в стране не закрыли угольную шахту «Туров» (по иску Чехии!). Показательно, что еще в январе этого года тот же господин Моравецкий объявлял углеродный налог проявлением политики империализма со стороны ЕС. И вот теперь, как видим, у поляков появляется шанс избавиться от этого «углеродного» бремени благодаря распекаемой ими же «российской агрессии». Повод для этого появился весьма весомый, и, самое главное, появился он очень даже вовремя (в Польше, отметим, сейчас самая высокая инфляция среди стран ЕС).

Как здесь не вспомнить слова президента Владимира Путина, произнесенные им на ПМЭФ-22, о том, что наша военная спецоперация на Украине стала для европейцев «спасательным кругом», позволяя им свалить на кого-то собственные просчеты.

Андрей Колосов

Собственную технологию глубокой переработки зерна представили в Институте химии твёрдого тела и механохимии СО РАН. Полученные в ходе исследования углеводсодержащие энергетические корма и нанокрахмал решают многие задачи агропромышленного комплекса и открывают перспективы развития микробиологической промышленности в регионе. 

Глубокая переработка зерна – новое для России направление, набирающее на фоне развития животноводства повышенный спрос. Ведь до недавнего времени практически вся отечественная пищевая промышленность пользовалась импортными продуктами глубокой переработки. Изменить ситуацию могут наработки сибирских учёных. 
По словам старшего научного сотрудника, кандидата химических наук Владимира Аксёнова, кормовые добавки, извлекаемые из зерна, восполняют дефицит углеводов в рационах сельскохозяйственных животных. Недостаток же этих элементов приводит к снижению иммунитета поголовья, что влечёт необходимость использования фермерами антибиотиков и стимуляторов.

Интерес к технологии уже проявили местные сельхозпроизводители: институт с 2005 года успешно сотрудничает с агрокомплексом «Верх-Ирмень», на котором внедряются пилотные разработки. Но технология должна развиваться и модернизироваться под современные нужды сельхозпроизводителей. Так, в 2021 году ИХТТМ СО РАН получил федеральный грант на создание молодёжной лаборатории мирового уровня. Исследования, проводимые на базе лаборатории механо-ферментативной конверсии твёрдых биополимеров, позволили проводить более углубленную переработку и получать кристаллическую глюкозу, микробиологические «глюкозные бульоны» и даже нанокрахмал.

– Крахмал – возобновляемое сырьё, на котором могут делаться даже химпродукты, если закончатся нефть, газ, – отмечают научные работники. – Это основа для микробиологической промышленности, которая в дальнейшем возможно будет развиваться на базе наукограда Кольцово.

Проект «Производство энергетических кормовых добавок из растительного крахмалсодержащего сырья», инвестиционная стоимость которого оценивается в 110 млн. рублей, будет представлен на Сибирской Венчурной Ярмарке, в рамках «ТЕХНОПРОМ 2022».

Выпускник новосибирского лицея № 130 Александр Вронский занял 2 место в V Международной олимпиаде по экономике IEO OpenTrack в личном зачёте, уступив первенство Ngo Hei Leung из Гонконга. Тройку лидеров замкнул школьник из Бразилии João Pedro Landim. Олимпиада проходила с 26 июля по 1 августа в Китае в онлайн-формате.

В интеллектуальном соревновании IEO OpenTrack участвовало 376 школьников из 22 стран. Возраст участников 16-18 лет. Они состязались в решении задач по экономике, финансовой грамотности и бизнес-кейсам. Участникам необходимо было показать знание основных экономических концепций и моделей, общую эрудированность, а также аналитические навыки. Олимпиада проводилась на английском языке. Сборную команду России готовили преподаватели экономического факультета МГУ и Центра педагогического мастерства (Москва) для участия в двух соревнованиях – MainTrack и ОpenTrack. По итогам олимпиады Александр Вронский показал один из лучших индивидуальных результатов в сборной команде России.

Это уже не первая победа Александра в экономике. В этом году он стал победителем заключительного этапа Всероссийской олимпиады школьников по экономике, абсолютным победителем международного школьного конкурса РЭШ по экономике, победителем международного экономического фестиваля «Сибириада. Шаг в мечту». Затем прошёл серьезный отбор в международную сборную России. Своё дальнейшее образование он хочет связать с углублённым изучением математики, экономической теории и информационных технологий. В августе Александр поступил в МФТИ на направление «Прикладная математика и информатика». Впервые с промышленным программированием он познакомился на стажировке в компании «Дата Ист», осваивая основы языка C# и работая над проектом тактильных карт для слабовидящих людей. С этим ИТ-проектом он побеждал на программе «Большие вызовы» в центре «Сириус».

«Межнар - это новый уровень, более сложные задания, более опытные соперники. Но за кулисами происходят не менее увлекательные события. Честно, ключевым элементом межнара для меня стала подготовка, которая принесла новый взгляд на привычные вещи. Писал задачи только на русском? Что ж, too bad, теперь ты изучаешь экономику, грубо говоря, с нуля. И это весело! Хотелось бы отдельно выделить тур под устрашающим названием «бизнес-кейс». Я справедливо могу сказать, что до IEO ни один член нашей команды не имел представления о том, как решать подобные штуки. И не подумайте, сейчас мы едва ли можем называться экспертами в этом поле. Но очарование в том, чтобы попытаться в первый раз получить этот микс разочарования и радости, что все закончилось. Чтобы потом повторить еще пару раз, и еще раз - в рамках олимпиады, постепенно улучшая результат. Конечно, ничего из этого не получилось бы без поддержки преподавателей и отзывчивости ребят из моей команды», - поделился своими впечатлениями о международной олимпиаде Александр.

Отличную базу в подготовке Александра к олимпиадам высокого уровня заложили его учителя из Новосибирска.