Часть 1: Здоровое сияние растений
Невооружённым глазом ярко-зелёный лист — признак того, что растение чувствует себя хорошо. Но для физиологов растений слабое свечение, излучаемое активными фотосинтезирующими клетками, — истинный маркер здоровья растительности. До недавнего времени у них не было инструментов для измерения этого свечения в дикой природе.
Исследователи из Йоркского университета в Канаде продемонстрировали портативный счётчик фотонов, который может обнаруживать изменения в излучении растений в ответ на стрессовые факторы окружающей среды. Это чувствительный новый инструмент для оценки состояния сельскохозяйственных культур и экосистем на месте. Команда представила свою работу на ежегодном собрании Канадской ассоциации физиков (CAP) в июне.
Как работает прибор
Во время фотосинтеза солнечный свет возбуждает молекулы хлорофилла в светособирающем антенно-белковом комплексе, запуская поток электронов, который в конечном итоге питает метаболизм организма. Некоторые из возбуждённых электронов достигают реактивной части хлорофилла и участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. При рекомбинации зарядов в конце этих реакций хлорофилл излучает фотоны в красной части спектра. Интенсивность излучаемого света уменьшается в течение миллисекунд или часов по мере того, как рекомбинация зарядов происходит всё реже и реже. Это излучение называется замедленной флуоресценцией.
«Это фотосинтетическое сердцебиение организма», — говорит биофизик Йоркского университета Оззи Мермут, старший исследователь в этом исследовании.
Часть 2: Определение состава космических лучей высокой энергии
Источники и состав космических лучей ультравысокой энергии (УВЭЧР) — тех, которые имеют энергию выше 10^18^ эВ, — в значительной степени остаются загадкой. Теперь исследователи из обсерватории IceCube Нейтрино в Антарктиде использовали отсутствие у них обнаружений нейтрино высокой энергии, чтобы определить, что доля УВЭЧР, которые являются протонами, составляет менее 70%, тогда как типичное предположение в течение десятилетий состояло в том, что эти космические лучи почти полностью состоят из протонов.
УВЭЧР — это протоны и более тяжёлые ядра, которые генерируют нейтрино высокой энергии, когда они взаимодействуют с фотонами космического микроволнового фона во время своих межгалактических путешествий. Количество генерируемых нейтрино зависит от нескольких факторов, включая состав частиц УВЭЧР и расстояния, которые частицы преодолевают.
За 12,6 года наблюдений установка IceCube на Южном полюсе не зарегистрировала нейтрино с энергиями выше 10^16^ эВ. Это позволило коллаборации установить верхний предел доли УВЭЧР, которые являются протонами, поскольку более высокая доля протонов привела бы к появлению большего количества нейтрино высокой энергии. Верхний предел в 70% несовместим с некоторыми общепринятыми теориями УВЭЧР, которые теперь потребуют пересмотра.
Новые нейтринные результаты согласуются с недавними оценками двух крупных обсерваторий космических лучей, но они не полагаются на модели ядерной физики с присущими им неопределённостями, которые необходимы для наблюдений за космическими лучами.