Аннотация: Как известно, знание – сила. Умение объяснять и прогнозировать ход событий дает неоспоримые преимущества. Особенно ценно научное знание – упорядоченное знание объективных законов природы и общества. Поэтому роль науки в жизни общества постоянно повышается. Не случайно расходы ведущих мировых экономик на науку растут в среднем на процент в год на протяжении уже нескольких десятилетий. Естественный рост числа научных журналов, – а их в мире уже несколько десятков тысяч, – отражает рост интенсивности научных исследований. Вместе с тем, рост числа журналов неравномерен по странам и областям знания. В России в последнее время имеет место нехватка публикационных ресурсов для междисциплинарных знаний. Новое часто возникает на границе сложившихся областей знания. В частности, строгие физические методы в значительной мере проникли в передовые биологические и медицинские исследования, формируя все увеличивающийся поток ценного междисциплинарного знания. Оно не вполне укладывается в рамки специализированных академических изданий. Для его адекватной оценки и публикации нужен естественнонаучный журнал широкого профиля, который охватывал бы все аспекты проявления физических закономерностей в функционировании организмов. Кроме того, не секрет, что сложившийся в последние десятилетия…

Ключевые слова: естественнонаучный журнал, научная периодика, страна, авторы, читатели, наука, физика, публикация, научное знание, междисциплинарное знание

Abstract: It is widely accepted that knowledge equates to power. The ability to explain and predict events allows for undeniable advantages, particularly when it comes to scientific knowledge and understanding objective laws of nature and society. Therefore, the role of science in our society is constantly expanding. It is no surprise that the world's leading economies have been increasing their investment in science and research for several decades, with average percentage growth year after year. The increasing number of scientific journals, which now number in the tens of thousands worldwide, reflects the growing intensity of scientific research. However, it is worth noting that the growth of scientific journals is not evenly distributed across countries and fields of knowledge. In recent times, Russia has been experiencing a shortage of publication resources for interdisciplinary knowledge, particularly in cutting-edge areas where established fields of knowledge intersect. The utilization of rigorous physical methods in biological and medical research has led to an ever-growing stream of invaluable interdisciplinary knowledge that does not necessarily fit within the confines of specialized academic publications. As a result, there is a need for a comprehensive natural science journal that can properly evaluate and publish this interdisciplinary knowledge, encompassing all aspects of physical patterns in the functioning of organisms.

Keywords: interdisciplinary knowledge, scientific knowledge, publication, physics, science, readers, authors, country, scientific periodicals, natural science journal

Аннотация: Одной из основных причин, по которой существование эффекта влияния космической погоды на живые организмы на протяжении многих лет вызывало скептицизм среди представителей академической науки, является недостаточная, по критериям современной физики, стабильность воспроизведения гелиобиологического эффекта. Признаками нестабильности являются сильная вариабельность характеристик получаемых результатов: амплитуды, временного лага, и даже знака эффекта. В работе сформулирована и обоснована гипотеза, что эта нестабильность обусловлена в первую очередь методологическими причинами: существующие подходы, традиционные для физики и биологии XX века, плохо пригодны для исследования сложной многоуровневой системы солнечно-биосферных связей. На конкретных примерах показано, что новые методологические принципы, как уже частично вошедшие в некоторые гелиобиологические исследования в последние 10 лет, так и вновь сформулированные в данной работе, позволяют в значительной мере снизить процент необъяснимых невоспроизводимых результатов. Показано, что необходим учет таких специфических особенностей гелиобиологического эффекта, как индивидуальный характер реакции на космическую погоду, зависимость эффекта от фазы цикла солнечной и геомагнитной активности и от масштаба дискретизации экспериментальных данных, учет возможного вклада метеорологических факторов, а также существование разных типов ответа биологической системы на разных временных масштабах.

Ключевые слова: солнечно-биосферные связи, гелиобиология, космическая погода, магниточувствительность человека, сердечно-сосудистая система, метеочувствительность сердечного ритма, геомагнитное поле, солнечная активность, ритмические биосферные процессы, гелиобиологический эффект

Abstract: One of the main reasons why the existence of the effect of the influence of space weather on living organisms has caused skepticism among representatives of academic science for many years is the insufficient, according to the criteria of modern physics, the stability of the reproduction of the heliobiological effect. Signs of instability are the strong variability of the characteristics of the results obtained: amplitude, time lag, and even the sign of the effect. The paper formulates and substantiates the hypothesis that this instability is primarily due to methodological reasons: existing approaches, traditional for physics and biology of the XX century, are poorly suited for the study of a complex multilevel system of solar-biospheric connections. Using concrete examples, it is shown that new methodological principles, both already included in heliobiological research in the last 10 years, and newly formulated in this work, can significantly reduce the percentage of unexplained non-reproducible results. It is shown that it is necessary to take into account such specific features of the heliobiological effect as the individual nature of the reaction to space weather, the dependence of the effect on the phase of the cycle of solar and geomagnetic activity and on the sampling scale of experimental data, taking into account the possible contribution of meteorological factors, as well as the existence of different types of response of the biological system at different time scales.

Keywords: heliobiological effect, rhythmic biospheric processes, solar activity, geomagnetic field, heart rate meteosensitivity, cardiovascular system, human magnetosensitivity, heliobiology, space weather, solar-biospheric connections

Аннотация: В статье рассмотрены основные за последние годы достижения в области исследования биологических эффектов слабых и сверхслабых низкочастотных переменных и комбинированных магнитных полей в отношении таких объектов как нейтрофильные гранулоциты (активируемые химическими стимуляторами или интактные) при воздействии на изолированные клетки, кровь и целые организмы. Методики включают в себя регистрацию изменения уровней концентраций АФК (наиболее заметный эффект воздействия слабого магнитного поля), индекса прайминга, гомеостаза кальция, пролиферативной активности, иммунного статуса, а также влияния на эти показатели различных химических агентов. Ведущими методами в этой области являются флуоресцентная спектрометрия и хемилюминесцентный анализ. Результаты экспериментов свидетельствуют о биологической эффективности данного физического фактора, конкретный эффект которого зависит от типа биосистемы, её функционального статуса, окружающей среды и параметров самих полей. Полученные данные могут иметь как прикладное значение (магнитотерапия, оптимизация иммунного ответа при различных заболеваниях, ускорение процессов регенерации и восстановления тканей, повышение сопротивляемости организма при инфекциях), так и академическое (выявление первичных акцепторов поля и магнитных мишеней, их локализации в клетке, взаимосвязи с сигнальными каскадами и построение моделей путей амплификации биологического сигнала, выявление биологически значимых частот и амплитуд полей).

Ключевые слова: слабые магнитные поля, переменные магнитные поля, комбинированные магнитные поля, свободные радикалы, активные формы кислорода, нейтрофилы, НАДФН-оксидаза, респираторный взрыв, гомеостаз кальция, хемилюминесценция

Abstract: This article discusses the main achievements in recent years in the study of the biological effects of weak and super weak low-frequency magnetic fields, either variable or combined with constant ones. Considered are neutrophil granulocytes activated by chemical stimulants or intact when the magnetic fields affect isolated cells, blood, and whole organisms. The methods include recording changes in ROS concentration levels (the most noticeable effect of exposure to a weak magnetic field), priming index, calcium homeostasis, proliferative activity, immune status, and the influence of various chemical agents on these indicators. The leading methods in this field are fluorescence spectrometry and chemiluminescence analysis. The experimental results indicate the biological effectiveness of this physical factor, the specific effect of which depends on the type of biosystem, its functional status, the environment, and the parameters of the fields themselves. The data obtained can have applied significance in magnetotherapy, immune response optimization in various diseases, acceleration of tissue regeneration and repair, and increasing the body's resistance to infections. They also can have academic significance as they help identify the primary field acceptors and magnetic targets and their localization in the cell, study relationships with signal cascades, build models of biological signal amplification pathways, and find biologically significant frequencies and field amplitudes.

Keywords: calcium homeostasis, respiratory burst, NADPH oxidase, neutrophils, reactive oxygen species, free radicals, combined magnetic fields, weak magnetic fields, alternating magnetic fields, chemiluminescence

Аннотация: В обзоре обсуждаются микроскопические механизмы действия слабых магнитных полей на организмы. Магнитобиология различает магниторецепцию – действие магнитного поля на специализированные рецепторы – и неспецифический отклик, развивающийся в отсутствие таких рецепторов. Неспецифические эффекты слабых магнитных полей обладают общностью и универсальностью: они имеют место во всех организмах. Часто эти эффекты маскируются под результат действия неконтролируемых случайных факторов, проявляются в виде увеличенного разброса измерений и сопровождаются малой воспроизводимостью. Рассмотрены проблемы объяснения биологических эффектов слабых магнитных полей, сравнимых по величине с геомагнитным полем. Определены наиболее правдоподобные механизмы. Показано, что природа магнитного действия связана с квантовой динамикой магнитных моментов электронов, магнитных ядер и, возможно, вращений молекулярных групп. В числе наиболее обоснованных, прежде всего, спин-химический механизм. Его известная низкая чувствительность к слабым магнитным полям может быть усилена на два-три порядка включением спин-коррелированных радикальных пар в работу биополимерных ферментов, в частности, рибосомальных. Показано, что исследование действия значительно ослабленных магнитных полей, – в сравнении с геомагнитным, – на клеточные процессы имеет перспективы разнообразных практических применений. Перечислены механизмы, которые предлагались для объяснения неспецифических эффектов, но оказались несостоятельны.

Ключевые слова: квантовый эффект, магнитобиология, слабое магнитное поле, гипомагнитное поле, неспецифический эффект, случайный эффект, молекулярный механизм, проблема кТ, спиновая химия, механизм радикальных пар

Abstract: The review discusses the microscopic mechanisms of the action of weak magnetic fields on organisms. Magnetobiology distinguishes between magnetoreception, i.e., the effect of a magnetic field on specialized receptors, and a nonspecific response that develops without such receptors. The nonspecific effects of weak magnetic fields are highly general and universal: they occur in all organisms. Often these effects are disguised as the result of the action of uncontrolled random factors, appear as an increased scatter of measurements, and accompanied by low reproducibility. The nature of nonspecific magnetic effects, as is shown in this review, is related to the quantum dynamics of the magnetic moments of electrons, magnetic nuclei, and, possibly, rotations of molecular groups. Among the most substantiated is the spin-chemical mechanism, first of all. Its known low sensitivity to weak magnetic fields can be increased by including spin-correlated radical pairs in the enzymes that catalyze biopolymer processes, e.g., ribosomal ones. We show that research on the effects of significantly weakened magnetic fields compared with the geomagnetic field on cellular processes has prospects for various practical applications. The mechanisms proposed to explain nonspecific effects, but turned out to be untenable, are listed.

Keywords: radical pair mechanism, spin chemistry, kT problem, molecular mechanism, nonspecific effect, random effect, hypomagnetic field, weak magnetic field, magnetobiology, quantum effect

Аннотация: Нижеприведенная статья, предлагаемая читателю в переводе на русский язык, написана известным английским исследователем, проф. Питером Хором (P. Hore). П. Хор координирует исследования за рубежом в области спин-химических механизмов, лежащих, как полагают, в основе способности некоторых видов животных, в частности некоторых перелетных птиц и морских черепах, ориентироваться в магнитном поле Земли и использовать геомагнитный ландшафт в сезонных миграциях. П. Хор является членом Королевского общества, профессором химии в Оксфордском университете и научным сотрудником Колледжа Корпус-Кристи в Оксфорде. П. Хор является автором многих научных статей и учебников, в первую очередь в области ЯМР, ЭПР, спиновой химии и магнитной ориентации, и навигации животных. Оригинальная статья П. Хора на английском языке – это статья в открытом доступе, опубликованная в соответствии с лицензией Американского химического общества (АХО) «Авторский выбор», которая разрешает копирование и распространение статьи или любых ее адаптаций в некоммерческих целях. Предлагаемый перевод является неофициальной адаптацией статьи, опубликованной АХО. АХО не изучал содержание этой адаптации или контекст ее использования с целью одобрения. Перевод на русский язык выполнен В. Бинги в соответствии с условиями Лицензии и является максимально дословным.

Ключевые слова: магнитобиология, фотолиаза, репарация ДНК, магнитный компас, криптохром, спиновая химия, сетчатка глаза, магниторецепция, квантовая биология, радикальный парный механизм

Abstract: The following article, offered to the reader in Russian translation, was written by a famous English scientist, Professor Peter Hore coordinates research abroad in the field of spin-chemical mechanisms, which are believed to underlie the ability of some animal species to navigate in the Earth’s magnetic field and use the geomagnetic landscape in seasonal migrations. P. Hore, a Fellow of the Royal Society, is a British chemist. He is a Professor of Chemistry at the University of Oxford and fellow of Corpus Christi College, Oxford. P. Hore is the author of many research articles and textbooks, primarily in the area of NMR, EPR, spin chemistry, and magnetoreception during bird migration. Original article in English is an open access article published under an ACS AuthorChoice License, which permits copying and redistribution of the article or any adaptations for non-commercial purposes. This translation is an unofficial adaptation of an article that appeared in an ACS publication. ACS has not endorsed the content of this adaptation or the context of its use. The translation into Russian has been made by V. Binhi in accordance with the terms of the License and is as literal as possible.

Keywords: magnetoreception, retina, spin chemistry, cryptochrome, magnetic compass, DNA repair, photolyase, magnetobiology, quantum biology, radical pair mechanism

Аннотация: Согласно данным ВОЗ к 2035 году число онкологических заболеваний вырастет до 25 миллионов случаев в год. Радиотерапия является ключевым элементом в лечении 80 % заболеваний. Ее доступность и развитие являются основой дальнейшего улучшения результатов лечения. В настоящее время большой процент смертности онкологических пациентов связан с отсутствием или неисправностью радиотерапевтического оборудования, что объясняется его начальной ценой, ценой обслуживания и отсутствием технического персонала, способного обслуживать оборудование. Модульный подход к компонованию подобных систем является одним из решений. Объектом исследования, данной работы, является создание модуля на основе компактного, простого в обслуживании ускорителя. Создание подобного ускорителя является важным шагом для устранения экономических и технических причин малой доступности оборудования, а также актуальной научно-прикладной задачей. В статье представлены результаты теоретических исследований, проведенных на основе аналитических формул и численного моделирования, с использованием коммерческого программного продукта CST MW Studio. В статье исследован и представлен концептуальный дизайн ускоряющей секции компактного моноблочного ускорителя, работающего на бегущей волне (12 ГГц) в режиме ограничения тока пространственным зарядом пучка. Проведено исследование ускорительной секции моноблочного ускорителя, состоящей из квазипериодической последовательности ячеек, в которых реализуется постоянное ускоряющее напряжение до 40 МВ/м. Подобная конфигурация структуры позволяет получить энергию пучка до 10 МэВ при длине структуры менее 30 см. В предложенной структуре реализуется эффективный захват (более 80 %) электронов, модуляция инжектируемого пучка постоянного тока и его ускорение. Показано, что основные потери пучка наблюдаются на начальном этапе ускорения. Рассмотрены возможности оптимизации электромагнитной системы проводки пучка.

Ключевые слова: моноблочный линейный ускоритель, радиотерапия, онкология, компактный линейный ускоритель, бегущая волна, пространственный заряд, виртуальный катод, неоднородная ускоряющая структура, постоянный ускоряющий потенциал, ускоритель высокого тока

Abstract: The number of cancer cases will grow annually and according to WHO it will reach 25 million cases a year by 2035. Radiotherapy (RT) is a key element for the treatment of the 80 % of the cases [1-3] and its development and accessibility are the main routes for further improvement. At the current moment the large percentage of the negative outcomes of the cancer treatment is attributed to either lack of the RT machines or technical personal capable to maintain it. A modular approach to structure such an equipment is one of the ways to resolve the issues. The aim of the studies is to develop a conceptual design of a single module compact accelerator for medical applications and specifically RT of cancers. Development of such a machine is an important step to resolve the RT availability and challenging task from research and design point of view. The studies carried out using analytical and numerical (CST MW studio) approaches. In this paper the conceptual design of such a monobloc traveling wave (12 GHz) accelerator with the space charge limited electron beam current is presented and discussed. The accelerating section made of set of specially designed cell with average constant accelerating potential around 40 MV/m is demonstrated and its properties are discussed. It is shown that the low-relativistic electron beam can reach energy of 10 MeV on the length of the section less than 30 cm. It is shown that the electron beam capture, modulation and transportation takes place inside the accelerating section with the beam transportation efficiency above 80 %. It is illustrated that the main beam losses are taking place at the initial stage of beam formation and ways to optimise the system and minimise the beam losses are discussed. The results of the studies are compared and good agreement is demonstrated.

Keywords: non-uniform accelerating structure, virtual cathode, space charge, traveling wave, compact linear accelerator, oncology, radiotherapy, monobloc linear accelerator, constant acceleration potential, high-current accelerator