"Элементы": новости науки

1. Что мы узнали об эволюции галактик за последние 20 лет

   Первые статьи на тему истории звездообразования во Вселенной вышли больше 20 лет назад, и по-прежнему сотни ученых по всему миру активно ищут общие закономерности формирования и эволюции галактик в последние 10 миллиардов лет. Теперь мы знаем, что историю галактик можно рассматривать как связный процесс, в котором каждая следующая эпоха логически вытекает из предыдущей и ничто не остается неизменным. Предлагаем вам обзор текущего состояние дел в этой области астрофизики.

2. Коллаборация ATLAS свела воедино все поиски тяжелых резонансов

   Когда в 2014–2015 годах физики анализировали данные Run 1 и искали в них намеки на новые тяжелые частицы, обе коллаборации, ATLAS и CMS, обнаружили любопытные отклонения в районе 2 ТэВ, и теоретики сразу же бросились их объяснять. Мы следили за этими аномалиями на страницах WZ-пик при 2 ТэВ на ATLAS и WH-пик при 1,8 ТэВ на CMS. Впоследствии, при появлении данных Run 2, оба этих отклонения были закрыты. Но даже тогда, несмотря на весь энтузиазм, многих физиков смущало вот что: если отклонение видно при одном варианте распада W- или Z-бозона, то оно должно быть видно и при всех остальных — ведь W- или Z-бозон не знает, как он родился. Если же данные такую универсальность не подтверждают, то значит, за этими отклонениями стоит не Новая физика, а лишь статистическая флуктуация.

   В прошлом году мы уже рассказывали о таком перекрестном анализе в новости Коллаборация ATLAS преподнесла урок анализа данных на примере рождения двух Z-бозонов. И вот недавно, в статье arXiv:1808.02380, коллаборация ATLAS подвела итог под всеми такими поисками в данных 2015 и 2016 годов. Она свела воедино многочисленные отдельные поиски тяжелых резонансов, распадающихся на W-, Z-, или хиггсовские бозоны, которые в дальнейшем сами могли распадаться по разным каналам (лептоны, легкие кварки или b-кварки). Совокупный результат: статистически достоверного отличия от фона Стандартной модели не видно. Самое сильное отклонение наблюдалось в канале рождения WW+ZZ при массе 1,6 ТэВ, с локальной статистической значимостью 2,9σ. Однако с учетом того, сколько разных вариантов рождения было протестировано, подобные отклонения не выглядят чем-то необычным.

3. Бубонная чума была уже 3800 лет назад

   Исследование древней ДНК показало, что 3800 лет назад жители нынешней Самарской области уже болели бубонной чумой. Раньше предполагалось, что ген, позволяющий чуме переходить в бубонную форму, появился только в конце 1-го тысячелетия до нашей эры. Теперь эта дата отодвинута как минимум на тысячу лет назад.

4. Измеренное LHCb время жизни бариона Ω_c кардинально отличается от старых результатов

   Коллаборация LHCb выполнила новое измерение времени жизни бариона Ω_c с кварковым составом [css] и, к своему удивлению, получила результат, почти вчетверо превышающий значения, полученные в экспериментах 1990–2000-х годов. Причины такого вопиющего расхождения неясны; для теоретиков новый результат тоже выглядит неожиданным.

5. Тройничный нерв играет определяющую роль в магнитной навигации птиц

   Известно, что мигрирующие птицы используют информацию о магнитном поле для определения своего местоположения. Однако какие магнитосенсорные системы при этом задействуются? Это выяснила команда российских и немецких ученых, показав, что магнитная информация передается по глазничной ветви тройничного нерва.

6. В журнале Nature вышел обзор методов машинного обучения в физике элементарных частиц

   Публикация статей по физике элементарных частиц в журнале Nature — явление исключительно редкое. Однако в последнем выпуске журнала появилась не просто статья, а целый обзор Machine learning at the energy and intensity frontiers of particle physics, посвященный алгоритмам, основанным на нейронных сетях и глубоком машинном обучении, в физике элементарных частиц. Применение этих методов для анализа данных берет свое начало еще в 1990-е годы, и за прошедшие десятилетия они превратились из чего-то экзотического в ключевой элемент современной экспериментальной физики частиц.

   Применение машинных методов при анализе данных — это не просто механическая замена человека. Речь идет о ситуациях, возникающих при классификации или анализе событий, когда необходимо принимать решение, основываясь не на одном четком критерии, а на большом числе факторов, каждый из которых по отдельности не позволяет классифицировать событие. В этой ситуации человеку заранее не понятно, какими критериями руководствоваться при принятии решения. Вместо того, чтобы пытаться это угадать, физики предлагают алгоритмам самим выработать оптимальные критерии на основе тренировочной выборки и затем предлагают их применить к реальным данным. Задачи, где сейчас применяются такие методы, включают работу триггера (то есть принятие за считанные микросекунды решения, стоит ли записывать это событие или выбросить его), оптимизацию того, куда записывать это событие (то есть насколько велика вероятность, что к нему физики потом будут часто обращаться), восстановление импульса или энергии частицы по разрозненному отклику многих датчиков в детекторе и, наконец, классификацию типа события с большим числом рожденных частиц. Практически все публикации Большого адронного коллайдера используют эти методы, причем порой их прозорливость уже превосходит человеческую.

   Обзор может быть рекомендован тем, кто хочет получить первое беглое представление об этой стороны современного эксперимента. Отдельно стоит обратить внимание на подробную аннотированную библиографию.

7. Загадочное отклонение, обнаруженное CMS в статистике Run 1, не подтвердилось в данных 2016 года

   Выполняя рутинный поиск эффектов Новой физики в канале рождения мюонных пар и b-струй, коллаборация CMS обнаружила в данных Run 1 неожиданно сильное отклонение от фона при инвариантной массе мюонной пары 28 ГэВ. Это могло бы стать громким открытием, если бы сеанс Run 2 подтвердил отклонение, но в данных 2016 года подобного отклонения не видно. Коллаборация CMS пока воздерживается от вынесения вердикта.

8. Инсулин «в таблетках» прошел проверку на крысах

   Попытки заменить инъекции инсулина таблетками начались еще несколько десятилетий назад. Однако до сих пор ни один препарат не вышел на массовое производство. Ученые из Гарвардского университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали капсулы с инсулином в виде ионной жидкости, которые снижают уровень глюкозы в крови на длительный период. Теперь исследователи хотят получить одобрение на клинические испытания с участием людей.

9. ATLAS внедряет автоматизированный поиск Новой физики

   Коллаборация ATLAS разработала новую стратегию автоматизированного поиска отклонений, в которой программа сама сканирует сотни тысяч областей и ищет намеки на отклонения. Через этот алгоритм была пропущена статистика, набранная детектором ATLAS в 2015 году, но даже он не обнаружил ничего кардинально отличающегося от фона Стандартной модели.

10. CMS проверил еще одну экзотическую возможность — материализующиеся струи

    Три года назад теоретики предложили еще один, довольно необычный, вариант того, как частицы «темного сектора» могут проявляться в детекторе, — в виде адронных струй, постепенно материализующихся словно ниоткуда. Недавно коллаборация CMS впервые выполнила поиск таких необычных объектов, но число зарегистрированных событий не противоречило фону Стандартной модели.