Είδος προς εξαφάνιση οι άνδρες; The end of men?

Pablo Picasso, Homme À La Moustache, Man With The Moustache, 1971. Η φύση δεν... ευνοεί την παρουσία των ανδρών σύμφωνα με ορισμένους ειδικούς. Το χρωμόσωμα Υ έχει μπει σε πορεία εξαφάνισης, αλλά αυτή θα είναι μια αργή διαδικασία. A man possesses XY sex chromosomes and women have XX. The Y chromosome is important in reproduction but has little other function critical for life, as a result the chromosome has become shrivelled and small over many generations.

Τα τελευταία χρόνια εξελίσσεται στην επιστημονική κοινότητα μια έντονη αντιπαράθεση σχετικά με το μέλλον των... ανδρών. Αρχικά εμφανίσθηκαν κάποιες μελέτες που έδειχναν ότι το χρωμόσωμα Υ (που καθορίζει το άρρεν φύλλο) σταδιακά συρρικνώνεται σε σημείο εξαφάνισης! Στην συνέχεια εμφανίστηκαν άλλες μελέτες που αντέκρουαν τα ευρήματα και τα επιχειρήματα των δυσοίωνων μελετών για το χρωμόσωμα Υ.

Η συζήτηση αναζωπυρώνεται με μια νέα μελέτη που υπογράφουν ο Πίτερ Έλις και ο Ντάρεν Γκρίφιν, καθηγητές του Πανεπιστημίου του Κεντ στην Βρετανία. Οι δύο επιστήμονες υποστηρίζουν ότι το χρωμόσωμα Υ έχει μπει σε πορεία εξαφάνισης αλλά προς αποφυγή ανησυχίας αυτό δεν πρόκειται να συμβεί σύντομα, αλλά θα είναι μια αργή διαδικασία που θα διαρκέσει περίπου πέντε εκατομμύρια έτη.

Είναι γνωστό ότι τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν 23 ζευγάρια χρωμοσωμάτων, που δίνουν συνολικά 46 χρωμοσώματα ανά κύτταρο. Το χρωμόσωμα Υ φέρει το γονίδιο SRY που καθορίζει αν ένα έμβρυο θα αναπτυχθεί ως αρσενικό (XY) ή θηλυκό (XX). Το χρωμόσωμα Υ περιέχει πολύ λίγα άλλα γονίδια και είναι το μόνο χρωμόσωμα που δεν είναι απαραίτητο για τη ζωή αφού οι γυναίκες επιβιώνουν μια χαρά χωρίς αυτό. Έχει διαπιστωθεί ότι το χρωμόσωμα Υ διέθετε εκατοντάδες γονίδια αλλά στην διαδικασία της εξέλιξης απώλεσε σχεδόν το 90% εξ αυτών.

The Y chromosome is one of the sex chromosomes in animals and is responsible for the sex determination of unborn offspring. The chromosome is shrinking and is at risk of disappearing in the future. 

Κάποιοι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι η διαδικασία της απώλειας γονιδίων για το χρωμόσωμα Υ έχει σταματήσει, ενώ άλλοι όπως ο Έλις και ο Γκρίφιν ότι η διαδικασία αυτή συνεχίζεται και θα ολοκληρωθεί με την εξαφάνιση του χρωμοσώματος. 

Το μεγάλο μειονέκτημα του χρωμοσώματος Υ σε σχέση με όλα τα άλλα χρωμοσώματα είναι ότι, ενώ σε όλα τα χρωμοσώματα οι άνθρωποι έχουμε από δύο αντίγραφά τους σε κάθε κύτταρό μας, το χρωμόσωμα Y είναι πάντα παρόν μόνο ως ένα αντίγραφο, αυτό που περνά από τους πατέρες στους γιους τους. Αυτό σημαίνει ότι τα γονίδια στο χρωμόσωμα Y δεν ανασυνδυάζονται, διαδικασία που συμβαίνει σε κάθε νέα γενιά και βοηθά στην εξάλειψη των βλαβερών γονιδιακών μεταλλάξεων. Χωρίς τα πλεονεκτήματα του ανασυνδυασμού, τα γονίδια του χρωμοσώματος Y εκφυλίζονται με την πάροδο του χρόνου και τελικά χάνονται από το γονιδίωμα.

Κάποιες μελέτες έδειξαν ότι το χρωμόσωμα Υ κατάφερε να αναπτύξει ένα αμυντικό μηχανισμό απέναντι στην συρρίκνωση ή καλύτερα ένα μηχανισμό που εμποδίζει την περαιτέρω μείωση των γονιδίων του.

The scientific community is divided about the future of the Y chromosome. AFP/Getty

Οι δύο καθηγητές του Πανεπιστημίου του Κεντ όμως έρχονται τώρα να υποστηρίξουν ότι η συρρίκνωση συνεχίζεται προκαλώντας όπως είναι ευνόητο την συνέχιση του επιστημονικού debate γύρω από το θέμα αυτό, που είναι βέβαιο ότι θα μας απασχολήσει σύντομα ξανά με νέες παρεμβάσεις ειδικών.

Πηγές: https://academic.oup.com/mbe/article-abstract/34/12/3186/4211124 - http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500193033

Πιθανόν κατοικήσιμοι δύο πλανήτες του άστρου Trappist-1. TRAPPIST-1 system planets potentially habitable

Το εν λόγω άστρο, ένας αχνός ερυθρός νάνος σε απόσταση 39 ετών φωτός, ανακαλύφθηκε πέρυσι ότι διαθέτει επτά πλανήτες που όλοι έχουν περίπου το μέγεθος της Γης. Two exoplanets orbiting Trappist-1 are likely to be habitable, new research has revealed. Since Nasa  announced the discovery of seven Earth-like planets just 39 light-years away, imaginations have run wild as to what life could potentially exist on them (artist's impression).

Δύο εξωπλανήτες του άστρου Trappist-1 είναι πολύ πιθανό να είναι φιλόξενοι για ζωή, σύμφωνα με νέες εκτιμήσεις επιστημόνων.

Earth-sized worlds are orbiting a dwarf star known as Trappist-1. No other star system known contains such a large number of Earth-sized and probably rocky planets (artist's impression).

Το εν λόγω άστρο, ένας αχνός ερυθρός νάνος σε απόσταση 39 ετών φωτός, ανακαλύφθηκε πέρυσι ότι διαθέτει επτά πλανήτες που όλοι έχουν περίπου το μέγεθος της Γης.

Το γεγονός έχει δημιουργήσει έκτοτε μεγάλο ενδιαφέρον στην επιστημονική κοινότητα, καθώς είναι η πρώτη φορά που βρέθηκαν τόσοι «γήινοι» πλανήτες γύρω από το ίδιο άστρο.

Η νέα μελέτη, με επικεφαλής την Έιμι Μπαρ του Ινστιτούτου Πλανητικής Επιστήμης των ΗΠΑ, που θα δημοσιευθεί στο επιστημονικό έντυπο Astronomy & Astrophysics, εκτιμά -με βάση μαθηματικούς υπολογισμούς - ότι οι πλανήτες Trappist-1 d και e είναι οι πιθανότεροι να είναι κατοικήσιμοι λόγω των ήπιων θερμοκρασιών τους και γενικότερα των πιο ευνοϊκών κλιματολογικών συνθηκών τους.

A size comparison of the planets of the TRAPPIST-1 system, lined up in order of increasing distance from their host star. The planetary surfaces are portrayed with an artist’s impression of their potential surface features, including water, ice, and atmospheres. Amy Barr's paper “Interior Structures and Tidal Heating in the TRAPPIST-1 Planets” shows that planets d and e are the most likely to be habitable due to their moderate surface temperatures, modest amounts of tidal heating, and because their heat fluxes are low enough to avoid entering a runaway greenhouse state. Planet d is likely covered by a global water ocean. Credit: NASA/R. Hurt/T. Pyle

Έξι από τους επτά πλανήτες έχουν πιθανώς νερό με μορφή υγρή ή πάγου. Ο d είναι πιθανό να είναι ένας υδάτινος κόσμος, καλυπτόμενος όλος από έναν παγκόσμιο ωκεανό, με θερμοκρασία γύρω στους 15 βαθμούς Κελσίου. O e είναι πιο κρύος, με πιθανές θερμοκρασίες όπως της Ανταρκτικής.

Ο c είναι ο πιθανότερος να έχει στερεά βραχώδη επιφάνεια, αλλά πολύ λίγο έως καθόλου νερό.

Πηγές: A. C. Barr et al. Interior structures and tidal heating in the TRAPPIST-1 planets, Astronomy & Astrophysics (2017). DOI: 10.1051/0004-6361/201731992, On Arxiv: https://arxiv.org/abs/1712.05641 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=936395

Οι «έξυπνες» οθόνες πηγές δυστυχίας για τους εφήβους. Screen-addicted teens are unhappy

Η σχέση των εφήβων με τις οθόνες αποδεικνύεται προβληματική αν δεν γίνεται με λελογισμένο τρόπο. Researchers found that teens who spent a lot of time in front of screen devices -- playing computer games, using more social media, texting and video chatting -- were less happy than those who invested time in non-screen activities like sports, reading newspapers and magazines, and face-to-face social interaction. The happiest teens used digital media for less than an hour per day. But after a daily hour of screen time, unhappiness rises steadily along with increasing screen time. Banksy's Mobile Lovers painting. Photo: PA

Όσο περισσότερο χρόνο περνάει μπροστά σε μία οθόνη ένας έφηβος τόσο λιγότερο ευτυχισμένος είναι, σύμφωνα με μία νέα αμερικανική έρευνα. Τα μάτια των νέων που είναι κολλημένα συνέχεια στην οθόνη είναι σαφώς πιο δυστυχισμένα, λένε οι αμερικανοί ψυχολόγοι, ωστόσο ούτε η πλήρης αποχή από τις οθόνες φέρνει την ευτυχία.

Πάντως οι ειδικοί αναφέρουν πώς ούτε η πλήρης αποχή από τις οθόνες φέρνει την ευτυχία. Just how much screen time is "healthy"? According to the research, the happiest teens in the study spent a little less than an hour a day scanning their smartphones, tablets or other devices. After that, levels of unhappiness tended to steadily increase with the amount of screen time. Young people on mobile phones. Credit: © akhenatonimages / Fotolia

Σύμφωνα με την έρευνα, οι πιο ευτυχισμένοι έφηβοι είναι όσοι χρησιμοποιούν τα ψηφιακά μέσα σχεδόν μία ώρα την ημέρα. Μετά τη μία ώρα χρήσης, όμως, αργά αλλά σταθερά, αυξάνεται η έλλειψη πραγματικής ικανοποίησης.

Οι ερευνητές των πανεπιστημίων του Σαν Ντιέγκο και της Τζόρτζια, με επικεφαλής την καθηγήτρια ψυχολογίας Τζιν Τουέντζ του πρώτου, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό ψυχολογίας «Emotion», ανέλυσαν στοιχεία για περισσότερους ένα εκατομμύριο εφήβους, συσχετίζοντας τις απαντήσεις τους σχετικά με το πόσο χρόνο ασχολούνται με το κινητό, την ταμπλέτα ή τον υπολογιστή τους, με το πόσο ευτυχισμένοι νιώθουν και πόσες πραγματικές -όχι online- επαφές έχουν.

Η ανάλυση έδειξε ότι, κατά μέσο όρο, οι νέοι που αφιερώνουν περισσότερο χρόνο στις συσκευές τους με οθόνη, για να πλοηγηθούν στο διαδίκτυο, να ανταλλάξουν μηνύματα, να μπουν στα κοινωνικά δίκτυα, όπως στο Facebook ή να παίξουν βιντεοπαιγνίδια, νιώθουν λιγότερο ευτυχισμένοι, σε σχέση με όσους συνομηλίκους τους περνάνε περισσότερο χρόνο κάνοντας άλλα πράγματα, όπως αθλητικές δραστηριότητες, ανάγνωση βιβλίων και περιοδικών, βόλτες με φίλους κ.ά.

Τα νέα ευρήματα συνάδουν με προηγούμενες μελέτες που έχουν, επίσης, δείξει ότι η συχνή χρήση των μέσων κοινωνικής δικτύωσης και γενικότερα των οθονών αυξάνει την πιθανότητα εμφάνισης ψυχολογικών προβλημάτων.

«Το κλειδί για τη χρήση των ψηφιακών μέσων είναι η περιορισμένη χρήση τους» δήλωσε η κ. Τουέντζ και πρόσθεσε ότι στόχο πρέπει να αποτελεί ο περιορισμός της χρήσης τους το πολύ στις δύο ώρες ημερησίως. Αντίθετα, όπως είπε, «πρέπει να αυξηθεί ο χρόνος που αφιερώνει ένας έφηβος στους φίλους του πρόσωπο με πρόσωπο και στον αθλητισμό, δύο δραστηριότητες που εγγυημένα συνδέονται με μεγαλύτερη ευτυχία».

Οι αμερικανοί ψυχολόγοι επισήμαναν ότι η μεγαλύτερη αλλαγή που έχει συμβεί στη ζωή των εφήβων μετά το 2012 είναι η αύξηση του χρόνου που σπαταλούν στα διάφορα ψηφιακά μέσα με οθόνη, ιδίως στο έξυπνο κινητό τους (smartphone), έναν πολύτιμο χρόνο που αποσπούν από τον ύπνο, τις φιλίες τους και την άσκησή τους.

«Η έλευση του έξυπνου κινητού τηλεφώνου αποτελεί την πιο εύλογη εξήγηση για την ξαφνική μείωση στην ψυχική υγεία των εφήβων» εκτίμησε η κ. Τουέντζ.

Πηγές: Jean M. Twenge, Gabrielle N. Martin, W. Keith Campbell. Decreases in Psychological Well-Being Among American Adolescents After 2012 and Links to Screen Time During the Rise of Smartphone Technology.. Emotion, 2018; DOI: 10.1037/emo0000403 - http://www.tovima.gr/science/psychology-sociology/article/?aid=935991

Δημιούργησαν τον πρώτο «άτλαντα» με τα βακτήρια του χώματος. A global atlas of the dominant bacteria found in soil

Περίπου 500 είναι τα πιο κοινά βακτήρια-κλειδιά που βρίσκονται σε μεγαλύτερη αφθονία. What lives in your dirt? Researchers are one step closer to finding out after compiling the first global atlas of soil bacterial communities and identifying a group of around 500 key species that are both common and abundant worldwide. Credit: © Bits and Splits / Fotolia

Τι ζει πιο συχνά στο χώμα και στη σκόνη που πατάμε; Για πρώτη φορά οι επιστήμονες έχουν μια απάντηση στο ερώτημα αυτό, καθώς δημιούργησαν ένα παγκόσμιο κατάλογο («άτλαντα») των συχνότερων μικροοργανισμών. Αποκαλύπτεται ότι σε όλο τον κόσμο είναι περίπου 500 τα πιο κοινά βακτήρια-κλειδιά που βρίσκονται σε μεγαλύτερη αφθονία.

Οι ερευνητές από πολλές χώρες, με επικεφαλής τον Μανουέλ Ντελγάδο-Μπακουερίζο του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Science", συνέλλεξαν δείγματα χώματος από 237 τοποθεσίες σε 18 χώρες έξι ηπείρων, καλύπτοντας την μεγαλύτερη δυνατή κλιματική ποικιλία, από ερήμους έως χορτολιβαδικές εκτάσεις.

Στη συνέχεια, έκαναν ανάλυση DNA για να ξεχωρίσουν τα διάφορα είδη βακτηρίων που ζουν στο χώμα. Διαπίστωσαν ότι μόνο το 2% των συνολικά 25.224 φυλότυπων βακτηρίων (τα 511) αποτελούν σχεδόν το ήμισυ των βακτηριακών κοινοτήτων παγκοσμίως.

Ο νέος «άτλας» θα βοηθήσει τους επιστήμονες να εστιάσουν την προσοχή τους σε εκείνα τα βακτήρια που επηρεάζουν περισσότερο τον κύκλο των θρεπτικών στοιχείων, τη γονιμότητα του εδάφους, την παραγωγικότητα των φυτών και άλλες σημαντικές οικολογικές λειτουργίες.

«Με τη νέα μας έρευνα αρχίσαμε να ανοίγουμε το 'μαύρο κουτί' και να αποκτούμε καλύτερη κατανόηση για το ποια μικρόβια ζουν στο χώμα μας», δήλωσε ο Ντελγάδο-Μπακουερίζο.

Soil bacteria account for a large percentage of the planet's living biomass and facilitate key soil processes such as carbon cycling and nutrient availability. Credit: CC0 Public Domain

Τα βακτήρια του εδάφους αποτελούν μεγάλο ποσοστό της έμβιας βιομάζας της Γης, παίζοντας ζωτικούς ρόλους σε κρίσιμες διαδικασίες της φύσης όπως ο κύκλος του άνθρακα και η διαθεσιμότητα των τροφών. Παρόλο όμως που μελετώνται εδώ και δεκαετίες, ελάχιστα πράγματα μέχρι στιγμής γνωρίζουν οι επιστήμονες για τι συμβαίνει κάτω από τα πόδια μας.

Τα περισσότερα από τα δεκάδες χιλιάδες είδη βακτηρίων δεν έχουν καν ταυτοποιηθεί, ούτε έχουν ποτέ καλλιεργηθεί σε κάποιο εργαστήριο, ώστε να μελετηθούν.

«Είναι εντυπωσιακό πόσα πράγματα δεν γνωρίζουμε ακόμη και για τους πιο συνήθεις μικροοργανισμούς που υπάρχουν στο χώμα. Πολλοί δεν έχουν καν όνομα», δήλωσε ο ερευνητής Νόα Φίρερ, αναπληρωτής καθηγητής του Τμήματος Οικολογίας και Εξελικτικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Κολοράντο.

Ένα βασικό ζητούμενο είναι η μελλοντική αξιοποίηση των μικροοργανισμών σε γεωργικές εφαρμογές. «Τελικά, γνωρίζοντας περισσότερα πράγματα γι' αυτά τα βακτήρια, θα μπορέσουμε να βελτιώσουμε την υγεία και την απόδοση του εδάφους», δήλωσε ο Ντελγάδο-Μπακουερίζο.

Πηγές: M. Delgado-Baquerizo el al., "A global atlas of the dominant bacteria found in soil," Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aap9516 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=935753

Κρύβεται σκοτεινή ύλη πίσω από τον θάνατο του νετρονίου; Neutron anomaly might point to dark matter

For more than 20 years, physicists have been unable to explain why two types of experiment yield different values for the lifetime of the neutron. One or more unknown systematic errors biasing the results is a possibility. But now a pair of particle theorists in the US have come up with an alternative explanation: that occasionally neutrons decay to a previously unknown particle which might account for the universe's dark matter. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος και οι φυσικοί αγωνίζονται εδώ και χρόνια να εξηγήσουν. Ενώ η ύπαρξή της καθίσταται αναμφισβήτητη από τα αστρονομικά δεδομένα, δεν μπορούμε να την δούμε (γι αυτό ονομάστηκε σκοτεινή) και μέχρι στιγμής φαίνεται πως είναι σχεδόν αδύνατον να ανιχνευθεί στα γήινα εργαστήρια. Υπενθυμίζεται ότι το 23% του σύμπαντος αποτελείται από σκοτεινή ύλη, το 72% από σκοτεινή ενέργεια και μόνο το 4,6% από την γνωστή μας ύλη.

Η σύσταση του σύμπαντος σύμφωνα με τις τελευταίες εκτιμήσεις. WMAP data reveals that its contents include 4.6% atoms, the building blocks of stars and planets. Dark matter comprises 23% of the universe. This matter, different from atoms, does not emit or absorb light. It has only been detected indirectly by its gravity. 72% of the universe, is composed of "dark energy", that acts as a sort of an anti-gravity. This energy, distinct from dark matter, is responsible for the present-day acceleration of the universal expansion. WMAP data is accurate to two digits, so the total of these numbers is not 100%. This reflects the current limits of WMAP's ability to define Dark Matter and Dark Energy. Credit: NASA / WMAP Science Team

Οι φυσικοί αναζητούν τα πιθανά σωματίδια σκοτεινής ύλης στα εργαστήρια βαδίζοντας σχεδόν στα τυφλά αφού γνωρίζουν ελάχιστα πράγματα για τα σωματίδια αυτά. Το μόνο σίγουρο είναι ότι αλληλεπιδρούν με εξαιρετικά ασθενή τρόπο με την συνηθισμένη ύλη.

Θα μπορούσε η σκοτεινή ύλη να κρύβεται πίσω από ένα πολύ συνηθισμένο φαινόμενο, όπως η διάσπαση του ελεύθερου νετρονίου; Οι φυσικοί Bartosz Fornal και Benjamın Grinstein όχι μόνο απαντούν καταφατικά στο ερώτημα, αλλά προτείνουν και εφικτές πειραματικές μεθόδους που θα μπορούσαν αποδείξουν τους ισχυρισμούς τους.

Μια πιθανή εξήγηση είναι άγνωστα συστηματικά σφάλματα να επηρεάζουν τα αποτελέσματα. Όμως, οι δυο θεωρητικοί φυσικοί κατέληξαν σε μια εναλλακτική ερμηνεία: ότι μερικές φορές τα νετρόνια διασπώνται προς ένα άγνωστο σωματίδιο που μπορεί να είναι συστατικό της σκοτεινής ύλης. Ισχυρίζονται ότι ένα τέτοιο σωματίδιο θα μπορούσε να αφήσει μια πολύ χαρακτηριστική υπογραφή σε ανιχνευτές πυρηνικής φυσικής.

Ο χρόνος ζωής του νετρονίου

Τα τελευταία 20 χρόνια και πλέον οι φυσικοί δεν μπορούν να εξηγήσουν γιατί δυο διαφορετικές πειραματικές τεχνικές δίνουν διαφορετικές τιμές στον χρόνο ζωής του νετρονίου.

Ο χρόνος ζωής του νετρονίου είναι περίπου 15 λεπτά. Το νετρόνιο υφίσταται διάσπαση β μετατρεπόμενο σε ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο του ηλεκτρονίου.

Η διατήρηση της ενέργειας, του ηλεκτρικού φορτίου, της στροφορμής και άλλων κβαντικών αριθμών υπαγορεύει ότι αυτός είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούν να διασπαστούν τα νετρόνια σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο στων στοιχειωδών σωματιδίων.

The first use of a hydrogen bubble chamber to detect neutrinos, on November 13, 1970. A neutrino hit a proton in a hydrogen atom. The collision occurred at the point where three tracks emanate on the right of the photograph. Image courtesy of Argonne National Laboratory

Υπάρχουν δύο βασικές πειραματικές προσεγγίσεις για τη μέτρηση χρόνου ζωής των νετρονίων: η «μέθοδος της φιάλης» και η «μέθοδος δέσμης».

Στην «μέθοδο της φιάλης», νετρόνια με ενέργειες της τάξης των νανο-ηλεκτρονιοβόλτ, περιορίζονται σε μια παγίδα ή φιάλη που σχηματίζεται από συνδυασμούς μαγνητικών πεδίων, βαρύτητας και τοιχωμάτων. Ο στόχος είναι να μετρηθούν πόσα από αυτά παραμένουν αδιάσπαστα μετά από ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Ο χρόνος ζωής των νετρονίων τ_n προκύπτει μετρώντας τον αριθμό των σωματιδίων που επιβιώνουν στην παγίδα μετά από συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Η δεύτερη προσέγγιση, η «μέθοδος της δέσμης»,  είναι να οδηγηθεί μια δέσμη νετρονίων γνωστής έντασης διαμέσου μιας ηλεκτρομαγνητικής παγίδας και να μετρηθούν τα πρωτόνια που δημιουργούνται σε δεδομένο χρονικό διάστημα.

Με την «μέθοδο της δέσμης» ανιχνευτές καταμετρούν τον ρυθμό διάσπασης των νετρονίων σε καθορισμένο όγκο μιας δέσμης νετρονίων.

Από την δεκαετία του 1980 τα αποτελέσματα των δυο πειραμάτων συνεχίζουν να διαφέρουν μεταξύ τους. Ενώ η μέθοδος της φιάλης μας λέει ότι τα νετρόνια διασπώνται μετά από περίπου 800 δευτερόλεπτα κατά μέσο όρο (τ_n = 879.6 ± 0.6 s), τα πειράματα με τη δέσμη νετρονίων δίνουν μεγαλύτερο χρόνο ζωής κατά 8 δευτερόλεπτα (τ_n = (888.0 ± 2.0 s).

Η διαφορά είναι σημαντική διότι δεν μπορεί να αιτιολογηθεί εξαιτίας των τυχαίων ή των γνωστών συστηματικών σφαλμάτων. Μέχρι το 2013, η απόκλιση εκτιμάτο στα 2,9σ. Στη συνέχεια, και ενώ οι πειραματικές διαδικασίες βελτιώθηκαν, η ασυμφωνία αυξήθηκε φθάνοντας στα 4σ.

Ένας διαφορετικός τρόπος διάσπασης του νετρονίου

Το πείραμα UCNA στο Lοs Alamos. The UCNA experiment at Los Alamos National Laboratory is looking for photons produced during neutron decay. (Courtesy: US DOE/LANL)

Στην πρόσφατη δημοσίευσή τους οι Fornal και Grinstein [https://arxiv.org/abs/1801.01124] προτείνουν ότι η αυτή η ανωμαλία αυτή μπορεί να είναι ένδειξη της σκοτεινής ύλης. Η ιδέα έγκειται στο ότι ενώ πολλά νετρόνια εξαφανίζονται διαμέσου της βήτα διάσπασης, ένα μικρό κλάσμα (περίπου 1%) θα μπορούσε να διασπάται σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης – μια διαδικασία που θα παραβίαζε την διατήρηση του βαρυονικού αριθμού.

Ενώ τα πειράματα με τη φιάλη νετρονίων μετρούν και την βήτα και την πιθανή «σκοτεινή» διάσπαση, τα πειράματα με τη δέσμη νετρονίων μετρούν μόνο την διάσπαση βήτα. Το τελικό αποτέλεσμα είναι τα πειράματα με την δέσμη νετρονίων να υπερεκτιμούν τον χρόνο ζωής των νετρονίων.

Η νέα αυτή πρόταση δεν παρουσιάζει ένα μοναδικό σωματίδιο σκοτεινής ύλης με συγκεκριμένες ιδιότητες, αλλά δείχνει ότι υπάρχουν κι άλλα υποψήφια σωματίδια που εξηγούν τα πειραματικά δεδομένα. Επιπλέον, υποδεικνύει ότι μερικές από τις πιθανές νέες διαδικασίες διάσπασης του νετρονίου θα μπορούσαν να ανιχνευθούν.

Έτσι, όταν το νετρόνιο διασπάται σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης, παράγονται ταυτόχρονα και ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου ή ένα φωτόνιο, των οποίων οι ενέργειες καθορίζονται από το μικρό εύρος της επιτρεπόμενης μάζας του σωματιδίου της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των Fornal και Grinstein η μάζα του σκοτεινού σωματιδίου πρέπει να είναι από 937,9 έως 938,8 MeV. Δεδομένου ότι το νετρόνιο έχει μάζα 939.6 MeV, τότε το φωτόνιο που προκύπτει στην υποτιθέμενη διάσπαση θα πρέπει να έχει ενέργεια περίπου 0,8 – 1,7 MeV.

Αυτά τα φωτόνια θα μπορούσαν να παρατηρηθούν σε πειράματα πυρηνικής φυσικής, αρκεί να περιοριστεί ο θόρυβος του υποβάθρου και κάποιοι πειραματιστές σχεδιάζουν τεχνικές ανάλυσης δεδομένων με στόχο την εξάλειψη του θορύβου. Έτσι, δύο ερευνητικές ομάδες στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos στο Νέο Μεξικό – UCNA και UCNtau – αναζητούν προς το παρόν τα φωτόνια (ακτίνες γ) και τα σήματα ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων μέσα στα δεδομένα διάσπασης των νετρονίων. «Οι αναλύσεις των δεδομένων βρίσκονται σε εξέλιξη», λέει ο Peter Geltenbort, μέλος της ομάδας UCNA από το Ινστιτούτο Laue-Langevin στη Γαλλία.

Ο Ben Rybolt του πανεπιστημίου του Kennesaw στις ΗΠΑ περιγράφει την πρόσφατη εργασία ως μια «εύλογη προσέγγιση» για την επίλυση της ανωμαλίας των νετρονίων, έχοντας και ο ίδιος εργαστεί σε πιθανές πειραματικές υπογραφές μιας ανταγωνιστικής εξωτικής λύσης – ότι τα νετρόνια μπορεί μερικές φορές να ταλαντώνονται σε «κατοπτρικά νετρόνια» πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου.

Αν οι μελλοντικές μετρήσεις της διάρκειας ζωής των νετρονίων δεν αποκαλύψουν τυχόν κρυμμένα συστηματικά σφάλματα, τότε θα υπάρξουν ακόμα περισσότεροι λόγοι για την αναζήτηση τέτοιων εξωτικών λύσεων.

Πηγές: http://physicsworld.com/cws/article/news/2018/jan/19/neutron-anomaly-might-point-to-dark-matter - physicsgg

Το «γόνιμο μαιευτήριο» του Σύμπαντος. Massive Stars are More Abundant than Thought

Το νεφέλωμα της Ταραντούλας παράγει πολύ περισσότερα άστρα από όσα νομίζαμε, αποκαλύπτουν νέες παρατηρήσεις. Observations of 30 Doradus, a star-forming region in a nearby galaxy called Large Magellanic Cloud, reveal that massive stars are more prevalent than models have predicted. This Hubble image shows part of 30 Doradus, home to the most massive stars in our cosmic neighborhood of about 25 galaxies. Image credit: NASA / ESA / D. Lennon and E. Sabbi (ESA / STScI) / J. Anderson, S. E. de Mink, R. van der Marel, T. Sohn, and N. Walborn (STScI) / N. Bastian (Excellence Cluster, Munich) / L. Bedin (INAF, Padua) / E. Bressert (ESO) / P. Crowther (University of Sheffield) / A. de Koter (University of Amsterdam) / C. Evans (UKATC / STFC, Edinburgh) / A. Herrero (IAC, Tenerife), N. Langer (AifA, Bonn), I. Platais (JHU), and H. Sana (University of Amsterdam).

Το νεφέλωμα της Ταραντούλας βρίσκεται στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος, έναν μικρό γειτονικό μας γαλαξία που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 170 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς και θεωρείται γαλαξίας-δορυφόρος του δικού μας. Το νεφέλωμα της Ταραντούλας αποτελεί μόνιμο στόχο των αστρονόμων, αφού πρόκειται για ένα τεράστιο εργοστάσιο παραγωγής άστρων. Το νεφέλωμα έχει διάμετρο περίπου χίλια έτη φωτός και χρωστά το όνομά του στο γεγονός ότι οι επιστήμονες που το βάφτισαν θεώρησαν ότι το σχήμα του και ειδικά οι πιο λαμπρές περιοχές του θυμίζουν (πολύ αμυδρά είναι η αλήθεια) τη γνωστή αράχνη.

The star-forming region, 30 Doradus, is one of the largest located close to the Milky Way and is found in the neighboring galaxy, Large Magellanic Cloud. About 2,400 massive stars in the center of 30 Doradus, also known as the Tarantula Nebula, are producing intense radiation and powerful winds as they blow off material. Credit: NASA

Στο νεφέλωμα, που ονομάζεται επίσης 30 Δοράδος (επειδή βρίσκεται στον αστερισμό Δοράς), γεννιούνται κατά εκατομμύρια νέα άστρα. Είναι δε τόσο λαμπρό, που οι ειδικοί λένε πως αν ήταν κοντά μας σε απόσταση ίση με αυτή του νεφελώματος του Ωρίωνα, θα κάλυπτε τον μισό ουρανό μας και το φως του θα μετέτρεπε τη νύχτα σε ημέρα.

In this image, the NASA/ESA Hubble Space Telescope has captured the brilliance of R136, a young star cluster in 30 Doradus. The image is composed of observations from both Hubble’s Wide Field Camera 3 and Space Telescope Imaging Spectrograph. Image credit: NASA / ESA / Paul Crowther, University of Sheffield.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι η πιο γόνιμη αλλά και η πιο λαμπρή περιοχή όχι μόνο στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος, αλλά σε ολόκληρο το γαλαξιακό σμήνος στο οποίο ανήκει ο γαλαξίας μας. Δεν εντυπωσιάζει όμως μόνο ο αριθμός, αλλά και το μέγεθος των άστρων που «γεννά» η συγκεκριμένη περιοχή. Είναι χαρακτηριστικό ότι ορισμένα από αυτά έχουν μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Τα γιγάντια άστρα είναι σπάνια και παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον, καθώς το μέγεθός τους οδηγεί γρήγορα ένα ποσοστό από αυτά στον θάνατο με εκρήξεις σουπερνόβα.

Stars are born at a great rate in this section of the Tarantula Nebula. Credit: ESO/R. Fosbury (ST-ECF)

Διεθνής ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, έκανε νέες παρατηρήσεις στο νεφέλωμα της Ταραντούλας χρησιμοποιώντας τη συστοιχία τηλεσκοπίων VLT που βρίσκεται στη Χιλή και εντόπισε την παρουσία τουλάχιστον χιλίων γιγάντιων άστρων - αριθμός που εξέπληξε όχι μόνο τους ερευνητές, αλλά ολόκληρη την επιστημονική κοινότητα. Ο αριθμός αυτός είναι τουλάχιστον 30% μεγαλύτερος από αυτόν που εκτιμούσαν οι επιστήμονες και δημιουργούν υποψίες ότι τα γιγάντια άστρα είναι πολύ πιο κοινά στο Σύμπαν από όσο πιστεύαμε. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Science» και δημιουργούν νέα δεδομένα στην κατανόηση της σύνθεσης των γαλαξιών. 

This view shows part of the stellar nursery called the Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud, a small neighbour of the Milky Way. At the centre lies the brilliant star VFTS 102. This view includes both visible-light and infrared images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal. VFTS 102 is the most rapidly rotating star ever found. Credit: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Στο 30 Δοράδος βρίσκεται επίσης ένα άστρο που περιστρέφεται πιο γρήγορα από οποιοδήποτε άλλο στο Σύμπαν. Το VFTS 102 βρίσκεται στο κέντρο του νεφελώματος και περιστρέφεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από δύο εκατομμύρια χλμ./ώρα, τριακόσιες φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα περιστροφής του Ήλιου. Η ταχύτητα με την οποία κινείται το άστρο είναι λίγο πριν από το όριο όπου οι φυγόκεντρες δυνάμεις αρχίζουν να διαλύουν την ύλη.

This image shows the location of VFTS 352 — the hottest and most massive double star system to date where the two components are in contact and sharing material. The two stars in this extreme system lie about 160 000 light-years from Earth in the Large Magellanic Cloud. This intriguing system could be heading for a dramatic end, either merging to form a single giant star or forming a binary black hole. This view of the Tarantula star-forming region includes visible-light images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and infrared images from the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal. Credit: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Στο εκπληκτικό από κάθε άποψη νεφέλωμα έχει επίσης εντοπιστεί το μεγαλύτερο και πιο καυτό δυαδικό αστρικό σύστημα που γνωρίζουμε. Το δυαδικό σύστημα έλαβε την κωδική ονομασία VFTS 352 και σύμφωνα με τους ειδικούς τα δύο άστρα βρίσκονται σε μια τροχιακή σύγκλιση που θα οδηγήσει σε μια συγχώνευση. Αποτέλεσμα αυτής της συγχώνευσης θα είναι είτε ο σχηματισμός ενός νέου γιγάντιου άστρου ή η γέννηση ενός νέου δυαδικού συστήματος που θα αποτελείται αυτήν τη φορά από δύο μελανές οπές.

Πηγές: http://science.sciencemag.org/content/359/6371/69 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=935145

Εξέταση αίματος ανιχνεύει οκτώ διαφορετικούς τύπους καρκίνου. Single blood test screens for eight cancer types

Το τεστ αξιολογεί τα επίπεδα καρκινικών πρωτεϊνών και την παρουσία μεταλλάξεων ογκογονιδίων στο αίμα. CancerSEEK is a unique noninvasive, multi-analyte blood test that detects and localizes eight common cancer types. Credit: Elizabeth Cook and Kaitlin Lindsay

Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Ογκολογίας-Παθολογίας, Νικόλαο Παπαδόπουλο, ανέπτυξαν μια απλή εξέταση αίματος που μπορεί να ανιχνεύσει οκτώ συχνές μορφές καρκίνου και να εντοπίσει επίσης την τοποθεσία του καρκίνου.

Το μοριακό αυτό τεστ στοχεύει αποκλειστικά στον έλεγχο για καρκίνο και επομένως διαφέρει από τα άλλα μοριακά τεστ που βασίζονται στην ανάλυση μεγάλου αριθμού καρκινικών γονιδίων για να βοηθήσουν στον εντοπισμό θεραπευτικά αξιοποιήσιμων στόχων.

Όπως αναφέρεται σε άρθρο του Science, η εξέταση που ονομάζεται CancerSEEK, ένα μια μοναδική, μη επεμβατική τεχνική πολυεπίπεδης ανάλυσης που αξιολογεί τα επίπεδα οκτώ καρκινικών πρωτεϊνών και την παρουσία καρκινικών γονιδιακών μεταλλάξεων από το DNA που κυκλοφορεί στο αίμα. Το τεστ έχει ως στόχο τον εντοπισμό οκτώ συχνών μορφών καρκίνου, οι οποίες αναλογούν σε πάνω από το 60% των καρκινικών θανάτων μόνον στις ΗΠΑ. Πέντε εκ των καρκίνων αυτών, σήμερα δεν έχουν κάποιο άλλο τρόπο διάγνωσης.

"The use of a combination of selected biomarkers for early detection has the potential to change the way we screen for cancer, and it is based on the same rationale for using combinations of drugs to treat cancers," says Nickolas Papadopoulos, Ph.D., senior author and professor of oncology and pathology.

«Η χρήση του συνδυασμού των επιλεγμένων βιοδεικτών για πρώιμη ανίχνευση έχει την προοπτική να αλλάξει τον τρόπο που ελέγχουν τον καρκίνο και βασίζεται στην ίδια λογική με τη χρήση συνδυασμού φαρμάκων για την θεραπεία των καρκίνων», εξηγεί ο Δρ Παπαδόπουλος της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins.

«Οι μεταλλάξεις του DNA του όγκου που κυκλοφορούν στο αίμα μπορούν να αποτελέσουν εξειδικευμένους δείκτες του καρκίνου. Για να κεφαλαιοποιήσουμε αυτή την εξειδίκευση, θελήσαμε να αναπτύξουμε ένα ισχυρό πλαίσιο που να μπορεί να ανιχνεύσει τουλάχιστον μια μετάλλαξη για τη μεγάλη πλειοψηφία των καρκίνων. Σημαντικότερο όμως ήταν να κρατήσουμε αυτό το πλαίσιο σε στενά όρια ώστε να περιορίσουμε τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα και να είναι το διαγνωστικό τεστ οικονομικά προσιτό», προσθέτει ο Τζόσουα Κοεν, διδακτορικός φοιτητής στην Ιατρικής Σχολή του Johns Hopkins και κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Οι ερευνητές αρχικά μελέτησαν αρκετές εκατοντάδες γονίδια και 40 πρωτεϊνικούς δείκτες, περιορίζοντας τελικά τον αριθμό στα 16 γονίδια και τις οκτώ πρωτεΐνες.

Στις κλινικές δοκιμές που έγιναν σε 812 υγιή άτομα, το τεστ είχε εξειδίκευση στην ανίχνευση του καρκίνου σε ποσοστό μεγαλύτερο του 99%, γεγονός πολύ σημαντικό επειδή, όπως εξηγεί ο Κέννεθ Κινζλερ, καθηγητής Ογκολογίας, «τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα γίνονται αιτία να υποβάλλονται οι ασθενείς σε περιττές επεμβατικές ιατρικές διαδικασίες για την επιβεβαίωση του καρκίνου».

Το CancerSEEK παρήγαγε μόλις επτά ψευδώς θετικά αποτελέσματα. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε σε δείγμα 1.005 ασθενών με μη μεταστατικό σταδίου Ι έως ΙΙΙ καρκίνου των ωοθηκών, του ήπατος, του στομάχου, του παγκρέατος, του οισοφάγου, του παχέος εντέρου, του πνεύμονα ή του μαστού.

Η ενδιάμεση συνολική ευαισθησία ή ικανότητα ανίχνευσης του καρκίνου, ήταν 70% και κυμαινόταν από 98% στον καρκίνο των ωοθηκών έως 33% στον καρκίνο του μαστού. Για πέντε καρκίνους (ωοθηκών, ήπατος, στομάχου, παγκρέατος, οισοφάγου) που δεν υπάρχουν διαγνωστικά τεστ, η ευαισθησία κυμαινόταν στο 69-98%.

Για να βελτιώσουν περαιτέρω τους αναλυτικούς παράγοντες που χρησιμοποίησαν στο CancerSEEK οι ερευνητές άντλησαν στοιχεία από 30ετη μελέτη για την γενετική του καρκίνου από το Κέντρο Ludwig του αμερικανικού πανεπιστημίου και έτσι καθόρισαν με ακρίβεια τον βέλτιστο αριθμό των βάσεων DNA που πρέπει να έχει. «Όσες περισσότερες βάσεις DNA έχεις, τόσες περισσότερες μεταλλάξεις μπορείς να ανιχνεύσεις. Σχεδιάσαμε έτσι το τεστ ώστε να περιλαμβάνει δείκτες DNA που είναι χρήσιμοι στην ανίχνευση καρκίνων και εξαιρέσαμε εκείνους που δεν έχουν κάποιο όφελος», εξηγεί ο Δρ Κοεν.

Πηγές: Joshua D. Cohen, Lu Li, Yuxuan Wang, Christopher Thoburn, Bahman Afsari, Ludmila Danilova, Christopher Douville, Ammar A. Javed, Fay Wong, Austin Mattox, Ralph. H. Hruban, Christopher L. Wolfgang, Michael G. Goggins, Marco Dal Molin, Tian-Li Wang, Richard Roden, Alison P. Klein, Janine Ptak, Lisa Dobbyn, Joy Schaefer, Natalie Silliman, Maria Popoli, Joshua T. Vogelstein, James D. Browne, Robert E. Schoen, Randall E. Brand, Jeanne Tie, Peter Gibbs, Hui-Li Wong, Aaron S. Mansfield, Jin Jen, Samir M. Hanash, Massimo Falconi, Peter J. Allen, Shibin Zhou, Chetan Bettegowda, Luis Diaz, Cristian Tomasetti, Kenneth W. Kinzler, Bert Vogelstein, Anne Marie Lennon, Nickolas Papadopoulos. Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test. Science, 2018; eaar3247 DOI: 10.1126/science.aar3247 - http://health.in.gr/news/scienceprogress/article/?aid=1500191670