В 1905 году Альберт Эйнштейн объяснил фотоэффект, показав, что свет состоит из квантов — фотонов, которые выбивают электроны из вещества. Это открытие заложило основы квантовой механики. Спустя 100 лет физики Петр Казинский, Владислав Рякин и Марк Мокринский из ТГУ предложили новую главу в этой истории. Они исследовали, как закрученные фотоны — световые волны, несущие орбитальный угловой момент, — могут генерировать закрученные электроны.

Исследования ученых показывают, что традиционная деятельность человека приводила к накоплению углерода в почвах на протяжении многих веков. Археологические объекты с такими почвами известны и хорошо изучены в Амазонии, Европе, Африке, но для Сибири о них почти нет данных. Биологи и археологи ТГУ изучили темные почвы на территории археологических памятников Шайтан III и Кетский острог. Концентрация углерода в почвах, которые когда-то использовали люди, оказалась в разы выше, чем в рядом расположенных природных аналогах.

В мире квантовой физики каждый день происходят удивительные открытия, которые меняют наше понимание фундаментальных законов природы. Недавнее исследование, проведенное на физическом факультете ТГУ, раскрыло новые свойства электронов, которые могут иметь важные последствия для квантовой электродинамики и технологий будущего. Ученые обнаружили, что волновая функция одного электрона может поддерживать особые квазичастицы — плазмон-поляритоны.

Специалисты Биологического института ТГУ вместе с коллегами из Узбекистана впервые провели исследование микропластика в одной из крупных рек страны — Зарафшан, играющей важную роль в орошении полей. Анализ проб воды показал, что загрязняющие компоненты в ней отличаются от типов микропластика в других водных объектах.

Радиофизики ТГУ разработали новый метод мониторинга планктона для раннего выявления экологических проблем в водоемах. Метод позволяет точнее интерпретировать данные, получаемые погружаемой цифровой голографической камерой для невозмущающего исследования планктона. В способе исследования, предлагаемом учеными ТГУ, используется спектральный анализ: можно проанализировать биоритмы и изменения в поведении биоиндикатора – планктона и выявить экологические нарушения на ранних стадиях. Ученые уже провели первые успешные испытания этого метода.

Одно из новых научных направлений — исследование метаматериалов, группы искусственных композитов с необычными физическими свойствами, не встречающимися в природе. Ученый ТГУ провел серию экспериментов, нацеленных на программирование свойств метаматериалов и создание на их основе продуктов с особым функционалом.

Малярийные комары — один из самых устойчивых видов, существующих на планете уже почти 180 миллионов лет. Генетические исследования, которые проводят ученые Томского государственного университета и других научных центров во всем мире, помогают понять, за счет чего комарам удается выживать даже в самых неблагоприятных условиях. Главная причина — «полезные» мутации, которые накопились в геноме этих насекомых и распространяются под давлением отбора в максимально короткие сроки.

Ученые ТГУ и НИИ психического здоровья ТНИМЦ изучили когнитивные и эмоциональные нарушения у людей, перенесших коронавирус. Они хотели выяснить, к каким когнитивным нарушениям приводит Covid-19 и как это связано с надежностью связей между нейронами в разных частях мозга. Исследования показали, что одним из «спутников» коронавируса стала депрессия, которая чаще возникала у женщин, а вот у мужчин больше страдала кратковременная память.

Ученые ТГУ создали биоактивное композиционное покрытие, ускоряющее интеграцию замещающей конструкции в организм. За это открытие разработчик получил стипендию президента России.

Засуха как один из основных негативных факторов глобального изменения климата наносит огромный экономический ущерб сельскохозяйственному производству. Ученые Биологического института Томского государственного университета и Института биоорганической химии НАН Беларуси нашли способ эффективной защиты злаковых культур от стресса, вызванного дефицитом пресной воды. В качестве инструмента для повышения устойчивости растений к засухе биологи используют природный компонент — фитогормоны.

Изучение жизнеспособности клеток входит в список обязательных исследований при создании новых материалов для имплантов, предназначенных для замены твердых тканей. Таким образом оценивается биосовместимость имплантов с организмом человека. Ученые ТГУ разработали метод, позволяющий в реальном времени определить состояние клеток — индикаторов приживаемости имплантов.

Ученые Томского государственного университета создают новые подходы для диагностики социально значимых заболеваний — инфекционных, диабета, инфаркта, онкологии, используя в качестве основного инструмента технологии лазерной спектроскопии и машинное обучение. Одна из проблем при диагностике — побочные шумы, которые искажают спектральный сигнал и снижают точность анализа. Убрать помехи теперь помогает глубокая нейросеть, которую исследователи на сгенерированной выборке научили распознавать шумы и отфильтровывать их от спектрального сигнала.

Группа исследователей, в которую вошли ученые России, Литвы, Израиля и Мали, открыла новый вид бабочки-древоточца, обитающей в Европе. Находки в этой части света встречаются крайне редко, поскольку биоразнообразие фауны там изучается почти 300 лет. Новый вид назвали Phragmacossia bozanoi в честь известного итальянского энтомолога Джана-Христофоро Бозано.

Глобальное загрязнение почв тяжелыми металлами — серьезная проблема для мирового сельского хозяйства. Одним из наиболее токсичных металлов считается кадмий, который попадает в пищевые цепи и способен вызывать у человека канцерогенные и хронические заболевания. Кроме того, избыточная концентрация кадмия в почве подавляет рост и развитие растений. Ученые Томского государственного университета нашли способ эффективно защитить сельскохозяйственные культуры от накопления тяжелых металлов.

Ученые Томского государственного университета опубликовали результаты пятилетнего исследования, нацеленного на поиск путей эффективного снижения глюкозы в крови больных с сахарным диабетом (СД) второго типа. Для этого ученые поставили масштабный эксперимент, подобных которому в мире еще не проводилось. В нем были задействованы 300 лабораторных животных, изготовлено специальное оборудование. Анализ данных помог определить оптимальное время для физических тренировок, которые наиболее эффективно снижают концентрацию сахара в крови.

Термоядерный синтез практически неисчерпаемый, но пока еще не контролируемый источник энергии. Ученый физического факультета Томского госуниверситета Михаил Егоров выясняет, для каких реакций и при каких энергиях и температурах выделяющаяся полезная энергия может превышать энергетические потери, связанные с движением заряженных частиц. С использованием точных методов квантовой механики он вычислит сечения наиболее интересных с прикладной точки зрения термоядерных реакций синтеза. На основе найденных величин можно будет рассчитать кинетику ядерных превращений для расчета коэффициента полезного действия (КПД) конкретной энергетической термоядерной или гибридной ядерной установки. Результаты исследования помогут развитию энергоэффективной термоядерной энергетики.

Материаловеды Томского государственного университета впервые доказали возможность синтеза высокоэнтропийной керамики из системы Hf-Ti-FeV-Cr-N методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Исследователи предполагают, что благодаря высокой температуре плавления элементов такую керамику можно будет использовать для создания жаропрочных элементов в установках нефтедобывающей и аэрокосмической отраслях, газотурбинных установках.

Группа сотрудников лаборатории «БиоГеоКлим» Томского государственного университета изучает термокарстовые озера Западной Сибири, образовавшиеся в результате таяния вечной мерзлоты. Эти природные объекты очень чувствительны к трансформации климата и могут служить индикаторами его изменения. По результатам анализа проб ученые установили, что от немерзлотной зоны и далее к северу в термокарстовых озерах увеличивается коллоидная фракция органического углерода, железа, алюминия и большинства тяжелых металлов. Также анализ выявил закономерность: чем больше площадь озера, тем больше в нем коллоидных фракций органического углерода, никеля и редкоземельных элементов, что может быть связано с усиленной аккумуляцией этих элементов с площади водосбора и с разрушением торфа на границе озера.

Ученые геолого-географического университета ТГУ первыми обнаружили и описали цепочку из 12 следов болидов на поверхности Венеры в регионе Фиби. На основе проведенного картирования территории региона в масштабе 1:500 000 они определили возможную траекторию падения космических тел, размеры и другие особенности образовавшихся следов и сейчас выясняют период и скорость их исчезновения с поверхности планеты.

Водоемы содержат значительную часть углерода — главной составляющей парниковых газов. Ученые Томского государственного университета исследовали малые реки Томской области и выяснили, что концентрация растворенного и взвешенного углерода в них больше, чем в таких крупных водных артериях России, как Обь и Лена. Поэтому вклад малых рек в глобальную трансформацию климата может быть гораздо существеннее, чем считалось ранее.