4 февраля в Алтайском государственном университете прошли открытые лекции, приуроченные ко Дню российской науки.
Что такое космические лучи?
Николай Волков, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры радиофизики и теоретической физики, ведущий научный сотрудник лаборатории космического мониторинга и вычислительных технологий, прочел лекцию «Космические лучи: странники Вселенной».
Николай Волков напомнил, что космические лучи (КЛ) - это элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокими энергиями в космическом пространстве. Когда космические лучи достигают Земли, они могут оказать существенное влияние на нашу Планету. Возникновение и влияние радиации в начале ХХвека изучали Виктор Франц Гесс и Пьер Виктор Оже.
Ученый рассказал и о современном состоянии исследований космических лучей:
«Современная техника позволяет размещать измерительную аппаратуру за пределами атмосферы, проводить так называемые прямые измерения. Так, аппаратура, установленная на борту МКС, позволила произвести целую революцию в науке. Кроме приборов на МКС, в космосе работают спутники».
Какова природа источников КЛ? Какие механизмы ускорения действуют в окрестностях этих источников? Каков механизм распространения КЛ в межзвездной (межгалактической) среде? На эти вопросы до сих пор нет однозначных ответов. Николай Волков рассказал о представлениях, сформировавшихся у современных ученых – так называемом «стандартном сценарии». Например, в рамках этого сценария считается, что источниками космических лучей являются вспышки сверхновых звезд, причем эти частицы могут менять направление движения.
Отдельно ученый остановился на наземных обсерваториях: обсерватория Пьера Оже в Аргентине, The Large High Altitude AirShower Observatory (LHAASO) в Китае, коллаборация IceCube & IceTop и др.
«В России есть уникальная установка – обсерватория Тайга, она находится в Республике Бурятия на юге озера Байкал. Наш Алтайский государственный университет является членом этой коллаборации, я несколько раз ездил на дежурства на эту установку. Уникальность этого эксперимента заключается в том, что наземные детекторы регистрируют фотоны черенковского излучения, которые в свою очередь являются продуктом взаимодействия КЛ с атмосферой Земли», - отметил ученый.
В заключение лекции Николай Волков сказал, что космические лучи открыты более 100 лет назад, но до сих пор не известно, какие именно объекты в Галактике (или даже за ее пределами) являются их источниками.Фундаментальные исследования космических лучей позволяют получить важные данные о процессах и явлениях, происходящих при таких колоссальных масштабах (сравнимых с размером Галактики) и таких экстремальных физических условиях (температура, давление, энергия), которые недостижимы в наземных лабораторных условиях.
Что такое биотехнологии?
Ольга Бычкова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник Алтайского центра прикладной биотехнологии, выступила с докладом на тему: «Биотехнология: прикладная или фундаментальная наука?».
Биотехнология – от греч. bio(s) – жизнь; techne – искусство, мастерство; logos – учение.
Термин «биотехнология» предложил венгерский инженер Карл Эрике еще в 1917 году. Тогда он предложил способ промышленного выращивания свиней, используя в качестве корма сахарную свеклу. Он рассматривать превращение сырья – свеклы – в целевой продукт – свинину – как ряд биотехнологических процессов.
Примерно с 60-х годов биотехнология оказалась связана с исследованиями в области получения продукта или услуги с помощью живых организмов. Кто-то считает, что биотехнология – комплексная наука, кто-то называет ее междисциплинарной область, третьи уверены, что это совокупность промышленных методов.
Ольга Бычкова отдельно остановилась на участии ученых-биологов АлтГУ в развитии биотехнологии:
«В вузе есть четыре самостоятельных структуры, проекты которых можно считать классическими примерами разработок в области биотехнологий: Центр рекомбинантных технологий, Лаборатория биоинженерии, Алтайский центр прикладной биотехнологии и ИЦ «Промбиотех». Около 90% сотрудников этих центров – выпускники биологического факультета».
Один из проектов ученых инжинирингового центра «Промбиотех» является классикой – он направлен на создание средств защиты и стимуляции роста растений – «Фитопумиллин».
«Создание продукта – это прикладное значение биотехнологии. Но самое интересное в том, что созданию этого продукта предшествовала огромная фундаментальная работа – подготовка биообъекта (отбор штаммов); подготовка сырья; выделение и очистка целевого продукта; биосинтез, биотрансформация (ферментация); получение товарной формы продукта», - отметила Ольга.
Есть и другие примеры работы в области биотехнологии: проводившаяся в Алтайском центре прикладной биотехнологии работа по созданию исходного селекционного материала твердой пшеницы методом клеточной селекции; разработка продуцентов рекомбинантных ферментов для сыроделия Центром рекомбинантных технологий.
«Несмотря на определение биотехнологии как прикладной науки, получить конечный продукт без фундаментальных исследований все-таки невозможно. Все перечисленные проекты реализовывались не один год, это очень непростая, но интересная работа. Очень приятно осознавать, что мы производим продукт, который можно оценить – и который оценен населением», - подытожила Ольга Бычкова.
Как археологи исследуют древние городища?
Виолетта Сайберт, кандидат исторических наук, доцент кафедры археологии, этнографии и музеологии рассказала о средневековых городищах лесостепного Алтая и о междисциплинарных исследованиях в археологии.
«У археолога есть три этапа работы: полевой, когда мы выезжаем в экспедиции, находим и исследуем объекты; кабинетный – когда мы в лаборатории обрабатываем найденные нами материалы, и третий этап – коллаборация с другими учеными, использование современных методик для исследования археологического наследия», - отметила Виолетта Сайберт.
Городище – это поселение людей, окруженное земляными валами или рвами. На территории лесостепного Алтая городища расположены на откосах, высоких берегах рек и озер. Например, городища имеются на правом берегу Оби.
Археолог отметила, что ряд исследований ученые могут провести без использования каких-то дополнительных приборов: например, изучить срез почвы, визуально ценить расположение и строение дома, который стоял когда-то на городище и т.д. Только на основе проведенных археологических раскопок можно составить графическую реконструкцию городища.
«На специальных картах мы указываем каждую находку, которая обнаружена в ходе полевых исследований: остатки дерева, фрагменты керамики, костей животных и т.д. – все это мы собираем и везем в лабораторию. И здесь уже вступают в силу коллаборации – междисциплинарные исследования. Так, благодаря нашим коллегам из института географии нами были получены топографические планы городищ раннего средневековья, которые говорят нам о том,где и как располагались древние конструкции, какой они были глубины, сколько их было и т.д. Также географы помогли восстановить расположение древнего русла реки», - отметила Виолетта Сайберт.
В исследовании древних городищ помогли и биологи – они провели споропыльцевой анализ проб почв, который позволяет выяснить, какие растения произрастали на той или иной территории. Например, на территории городищ, расположенных на Оби, в 1-е тысячелетие н.э. произрастали березы, ива и кустарники, а вот сосны не было. Затем сосна сменила березовый лет – это говорит о смене климата и, как следствие, образа жизни человека.
Физики помогли составить карту магнитной напряженности одного из городищ. Это делается с помощью специального прибора, с которым человек проходит по нужному участку. У каждого объекта своя магнитная отдача. Прибор фиксирует каждое магнитное изменение в почве, что дает ученым информацию без раскопок – где было жилище, а где – ров.
Еще один метод, которые используют археологи – абсолютное датирование объектов, отмечает Виолетта Сайберт:
«В нашем случае это радиоуглеродное датирование. Оно позволяет нам получить информацию о том, в какое время люди в этом городище жили. Углерод накапливается в нашем организме в процессе дыхания. Когда человек умирает, углерод начинает распадаться, и есть определенный период этого распада.По костям человека мы можем определить дату смерти человека и соответственно понять, когда примерно он жил. Анализ позволяет определить, что городище погибло, например, в 4 веке н.э. Погрешность составляет плюс-минус 40 лет. Конечно, археологи, используя классические научные методы – классификацию, типологию, получают общую историческую картину».
В завершение лекции археолог отметила, что уже в студенчестве можно создавать такие коллаборации, ставить опыты, а преподаватели всегда пойдут навстречу.