Призрачная визуализация позволяет ученым следить за растениями, не оказывая на них влияния
Исследователи получили четкие изображения растений сорго при освещении на порядок уступающем свету звезд по интенсивности. Новый метод позволяет изучать растения не повреждая их.
Ученым нужно изучать растения для разных хозяйственных целей, в том числе использующиеся для производства биотоплива, — оптимизировать их рост и поддерживать здоровое состояние для максимального повышения урожайности, устойчивости к болезням, вредителям и неблагоприятным погодным условиям.
Ученые из США смогли пронаблюдать за процессами в живом сорго методом, не нанесшим растению никакого вреда. Исследование опубликовано в журнале Optica.
Обычно для детального изучения процессов в растении их приходится срезать, вводить внутрь специальные «метки » или подвергать вредным уровням светового излучения, которые вызывают стресс или повреждают ткани растения. Метки и красители позволяют исследователям наблюдать детали растения и его состояние на микроуровне, но могут нарушать естественные протекающие внутри растений процессы.
Метод квантовой призрачной визуализации (Quantum Ghost Imaging, QGI) позволяет получать изображения при экстремально низких уровнях освещения. Более того, он улучшает качество изображений в диапазонах длин волн, где традиционные камеры работают неэффективно и не могут дать четкой картинки. Метод использует эффект спонтанного параметрического двойного рассеяния (SPDC) для создания пары связанных фотонов. Один из этих фотонов, называемый сигналом, используется для формирования изображения, а другой, называемый идлером, используется для измерения и корреляции с сигналом. У фотонов разные длины волн, у сигнального — в инфракрасном диапазоне, у идлера — в видимом.
Идлер проходит через растение, взаимодействует с водой в нем и попадает на свой детектор, сигнальный фотон — в другой, свой. После сопоставления информации от двух детекторов исследователи могут делать выводы об объекте, на который было направлено излучение, и строить изображение
Ученые поместили растения сорго, кинзу и папоротник в световой поток интенсивностью три аттоватт на квадратный сантиметр. После этого с помощью инфракрасного света они детектировали специфические видимые в этом диапазоне химические вещества и видимый свет.
Не повреждающая растения методика исследует образец на одной длине волны излучения, а изображение формируют за счет коррелированных фотонов другой длины волны. Разделение спектра устраняет необходимость в высокочувствительных детекторах в ближнем инфракрасном диапазоне, снижая требуемую интенсивность освещения. Чтобы уловить прошедший через растение свет, оказалось достаточно детектора одиночных фотонов.
Исследователи смогли добиться квантовой призрачной визуализации с беспрецедентной чувствительностью и контрастностью. Растения, участвующие в экспериментах, не получили никаких повреждений.
Используя бесконтактную инфракрасную визуализацию, исследователи могут собирать важную информацию о ключевых процессах в живом растении, напрямую наблюдать процессы фотосинтеза и колебания содержания воды.
Применение QGI расширяет возможности биовизуализации при экстремально низкой освещенности. Это важно для работы с чувствительными к свету образцами — некоторые ткани растений деградируют под определенным излучением.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
Биологи нашли особый тип стволовых клеток, которые просыпаются в среднем возрасте и активно производят новый жир на животе. Открытие сделали благодаря масштабным экспериментам на мышах и анализу человеческих тканей. Результат объяснил природу возрастного ожирения и дал новую цель для будущих лекарств.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии