Τα σημαντικότεÏα επιτεÏγματα του 2012 σÏμφωνα με το Science!!!
Για άλλη μια φορά οι συντάκτες της επιθεÏŽρησης «Science» επÎλεξαν τα σημαντικÏŒτερα επιστημονικά γεγονÏŒτα της χρονιάς που σε λίγο θα μας αφήσει, ÏŒπως αυτά παρουσιάστηκαν μÎσα απÏŒ δημοσιεÏσεις στις σελίδες της Îγκριτης επιθεÏŽρησης.
Ο «πρωταγωνιστής» της καθιερωμÎνης λίστας των 10 θÎσεων ήταν μάλλον αναμενÏŒμενος: πρÏŒκειται για το μποζÏŒνιο Χιγκς η Ïπαρξη του οποίου προβλÎφθηκε θεωρητικÏŽς πριν απÏŒ περισσÏŒτερο απÏŒ 40 χρÏŒνια απÏŒ τον Πίτερ Χιγκς αλλά τον περασμÎνο ΙοÏλιο επιστήμονες ανÎφεραν ÏŒτι αυτή η θεωρία μάλλον Îγινε… πράξη. Το θεμελιÏŽδες αυτÏŒ σωματίδιο το οποίο πιθανÏŒτατα «συνÎλαβαν» οι ερευνητÎς εκτιμάται ÏŒτι «κρατά» το κλειδί στην ερÏŽτηση σχετικά με το γιατί τα στοιχειÏŽδη σωματίδια Îχουν μάζες.
Και μπορεί το μποζÏŒνιο να κÎρδισε τη «μάχη» της πρωτιάς, ωστÏŒσο εξίσου ενδιαφÎροντα είναι και τα υπÏŒλοιπα εννÎα επιτεÏγματα του 2012 που συμπληρÏŽνουν τη δεκάδα και τα οποία καλÏπτουν ÏŒλα τα γοÏστα: περιλαμβάνουν απÏŒ την προσεδάφιση του Curiosity στον Αρη και τις «γεÏσεις» των νετρίνων, ως τους ρομποτικοÏς βραχίονες που βοηθοÏν τυφλοÏς, τα ωάρια απÏŒ βλαστικά κÏτταρα αλλά και το γονιδίωμα ενÏŒς μυστηριÏŽδους είδους ανθρÏŽπου που Îζησε στον πλανήτη πριν απÏŒ δεκάδες χιλιάδες χρÏŒνια.
IδοÏ λοιπÏŒν η διάσημη πλÎον κατάταξη των επιστημονικÏŽν επιτευγμάτων της χρονιάς μÎσα απÏŒ τα μάτια των συντακτÏŽν του «Science» (η οποία ελπίζουμε να μην είναι η τελευταία αφοÏ δημοσιεÏεται την ημÎρα του υποτιθÎμενου - χωρίς βÎβαια επιστημονική βάση - τÎλους του κÏŒσμου…)
1. Επίτευγμα της χρονιάς: Το μποζÏŒνιο Χιγκς
Χρειάστηκε να περιμÎνουμε περίπου μισÏŒ αιÏŽνα μÎχρι να κατασκευαστεί το γιγάντιο μηχάνημα που θα μποροÏσε να δÏŽσει απαντήσεις σχετικά με την Ïπαρξη του μποζονίου Χιγκς. ΩστÏŒσο τον περασμÎνο ΙοÏλιο φαίνεται ÏŒτι Îφτασε η στιγμή: επιστήμονες του CERN ανακοίνωσαν πως είναι σχεδÏŒν βÎβαιοι ÏŒτι εντÏŒπισαν «κάτι που μοιάζει με το Χιγκς», το σωματίδιο που θα επιβεβαιÏŽσει ÏŒτι γνωρίζουμε πÏŽς η Ïλη αποκτά τη μάζα της.
ΣυγκεκριμÎνα οι υπεÏθυνοι του CMS και του ATLAS, των δÏο πειραμάτων που διεξάγονται για τον εντοπισμÏŒ του μποζονίου Χιγκς, ανακοίνωσαν ÏŒτι το επίπεδο βεβαιÏŒτητας που πÎτυχαν αντιστοιχεί σε ανακάλυψη νÎου σωματιδίου, το οποίο είναι συμβατÏŒ με τη θεωρία του Πίτερ Χιγκς.
Για να γίνει επισήμως δεκτή η ανακάλυψη, οι ερευνητÎς θα πρÎπει να αποδείξουν ÏŒτι το νÎο σωματίδιο συμπεριφÎρεται ÏŒπως το Χιγκς. ΕπιπλÎον, το επίπεδο βεβαιÏŒτητας για τον εντοπισμÏŒ του σωματιδίου πρÎπει να φτάνει τα 5 σίγμα, κάτι που σημαίνει ÏŒτι η πιθανÏŒτητα να οφείλονται σε λάθος οι παρατηρήσεις είναι μÏŒλις 0,00006%.
«Τα αποτελÎσματα είναι προκαταρκτικά αλλά το σήμα των 5 σίγμα που βλÎπουμε στα 125 GeV είναι δραματικÏŒ. ΠρÏŒκειται ÏŒντως για νÎο σωματίδιο» ανακοίνωσε τον ΙοÏλιο ο Τζο ΙνκαντÎλα, εκπρÏŒσωπος του CMS.
ΑκÏŒμα πιο σαφής ήταν η ΦαμπιÏŒλα ΤζιανÏŒτι, εκπρÏŒσωπος του ATLAS: «ΒλÎπουμε στα δεδομÎνα μας ξεκάθαρα ίχνη ενÏŒς νÎου σωματιδίου, στο επίπεδο των πÎντε σίγμα, σε μια περιοχή μάζας γÏρω στα 126 GeV» είπε.
Το GeV (γιγαηλεκτονιοβÏŒλτ) είναι μονάδα μÎτρησης της μάζας και της ενÎργειας. Με μάζα 126 GeV, το Χιγκς είναι περίπου 130 φορÎς βαρÏτερο απÏŒ το πρωτÏŒνιο στον πυρήνα των ατÏŒμων.
Στην ιστορική παρουσίαση του CERN πριν απÏŒ περίπου πÎντε μήνες ήταν παρÏŒντες ο βρετανÏŒς Πίτερ Χιγκς και άλλοι επιστήμονες που βοήθησαν στη διατÏπωση της θεωρίας για τον μηχανισμÏŒ του Χιγκς στις αρχÎς της δεκαετίας του 1960.
«ΠοτÎ δεν περίμενα ÏŒτι αυτÏŒ θα συνÎβαινε ÏŒσο ζω και θα ζητήσω απÏŒ την οικογÎνειά μου να βάλει μια σαμπάνια στο ψυγεÎ¯ο» δήλωσε τÏŒτε ο 83χρονος Χιγκς.
ΕφÏŒσον επιβεβαιωθεί οριστικά η ανακάλυψη, ο πειραματικÏŒς άθλος θα επιστεγάσει το λεγÏŒμενο ΚαθιερωμÎνο ΜοντÎλο, το θεωρητικÏŒ οικοδÏŒμημα που αναπτÏχθηκε τον περασμÎνο αιÏŽνα και συγκεντρÏŽνει ÏŒλες τις γνÏŽσεις των φυσικÏŽν για τα στοιχειÏŽδη συστατικά του ΣÏμπαντος.
ΣημειÏŽνεται πάντως ÏŒτι θεωρητικÏŽς υπάρχει πάντα η πιθανÏŒτητα το σωματίδιο που ανακαλÏφθηκε να μην είναι το Χιγκς. Σε αυτή την περίπτωση, οι θεωρητικοί φυσικοί θα αναγκαστοÏν να αναθεωρήσουν, πιθανÏŽς εκ βάθρων, το αγαπημÎνο τους ΚαθιερωμÎνο ΜοντÎλο, δηλαδή τις εξισÏŽσεις που περιγράφουν τις ιδιÏŒτητες και τη συμπεριφορά των υποατομικÏŽν σωματιδίων.
2. Το γονιδίωμα του μακρινοÏ μας εξαδÎλφου
ΜÎσα στο 2012 γερμανοί επιστήμονες Îδωσαν στη δημοσιÏŒτητα το γονιδίωμα ενÏŒς εξαφανισμÎνου είδους, του ανθρÏŽπου του Ντενίσοβα. ΠρÏŒκειται για Îνα είδος που ζοÏσε στη Σιβηρία και ήταν συγγενικÏŒ των σÏγχρονων ανθρÏŽπων – οι Ντενίσοβα ήταν μάλιστα ακÏŒμη πιο στενοί συγγενείς των Νεάντερταλ.
Το «διάβασμα» της γενετικής αλληλουχίας του μυστηριÏŽδους είδους επετεÏχθη μÎσω της ανάλυσης του απολιθÏŽματος ενÏŒς δακτÏλου αλλά και ενÏŒς δοντιοÏ που εντοπίστηκαν σε Îνα σπήλαιο στη Ντενίσοβα της νÏŒτιας Σιβηρίας.
Οι Νεάντερταλ και οι Ντενίσοβα θεωροÏνται οι στενÏŒτεροι εξαφανισμÎνοι συγγενείς του σÏγχρονου ανθρÏŽπου. Οι επιστήμονες ήδη ερευνοÏν το γονιδίωμα των Ντενίσοβα για να συμπεράνουν ποια ακριβÏŽς γονίδια του ανθρωπίνου γονιδιÏŽματος προÎρχονται απÏŒ το DNA των μακρινÏŽν αυτÏŽν εξαδÎλφων μας.
Οι ερευνητÎς, με επικεφαλής τον κορυφαίο παλαιογενετιστή Σβάντε Πάαμπο του ΙνστιτοÏτου Εξελικτικής Ανθρωπολογίας Μαξ Πλανκ της Λειψίας δημοσίευσαν την ανάλυση του αρχαίου DNA για να επιτρÎψουν στους συναδÎλφους τους να «κατεβάσουν» δωρεάν το γονιδίωμα, ÏŽστε να το μελετήσουν αποτελεσματικÏŒτερα.
Πριν απÏŒ Îνα χρÏŒνο περίπου, οι ίδιοι γερμανοί επιστήμονες είχαν δημοσιεÏσει μία πρÏŽτη μη αναλυτική εκδοχή του γονιδιÏŽματος ενÏŒς κοριτσιοÏ που Îζησε στο σπήλαιο Ντενίσοβα πριν απÏŒ 30.000 χρÏŒνια τουλάχιστον και τα απολιθÏŽματα του οποίου είχαν ανακαλυφθεί το 2008 απÏŒ επιστήμονες της Ρωσικής Ακαδημίας ΕπιστημÏŽν.
3. Ποντίκια γÎννησαν με ωάρια απÏŒ βλαστικά κÏτταρα
ΜÎσα στο 2012 ιάπωνες ερευνητÎς χάρισαν σε… ποντικίνες τη χαρά της μητρÏŒτητας με ωάρια που δημιοÏργησαν απÏŒ το… μηδÎν με χρήση βλαστικÏŽν κυττάρων. Οι ερευνητÎς απÏŒ το Πανεπιστήμιο του ΚιÏŒτο στην Ιαπωνία γονιμοποίησαν τα ωάρια που δημιοÏργησαν και τα εμφÏτευσαν σε πειραματÏŒζωα: Ïστερα απÏŒ φυσιολογική εγκυμοσÏνη, αυτά Îφεραν στο φως υγιή ποντικάκια. Το … ευτυχÎς γεγονÏŒς ήλθε Ïστερα απÏŒ μια πορεία ερευνÏŽν που σημειÏŽθηκε μεθοδικά, βήμα προς βήμα, ξεκινÏŽντας απÏŒ τις «απαρχÎς» του γεννητικοÏ συστήματος – δηλαδή απÏŒ τα αρχÎγονα γεννητικά κÏτταρα (PGC). Τα κÏτταρα αυτά, τα οποία διαθÎτει το Îμβρυο, διαφοροποιοÏνται κατά την ανάπτυξη ÏŽστε να σχηματίσουν τελικά τα ωάρια ή τα σπερματοζωάρια.
ΜÎσα στο 2011 ο Κατσουχίκο Χαγιάσι και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του ΚιÏŒτο είχαν καταφÎρει να δημιουργήσουν κÏτταρα παρÏŒμοια με τα PGC τÏŒσο απÏŒ εμβρυÏŠκά βλαστικά κÏτταρα ποντικÏŽν ÏŒσο και απÏŒ κÏτταρα iPS (induced pluripotent stem cells), τα οποία Îχουν τις ιδιÏŒτητες των πολυδÏναμων εμβρυÏŠκÏŽν βλαστικÏŽν αλλά προκÏπτουν απÏŒ τη μετατροπή ενηλίκων κυττάρων. Στη συνÎχεια οι επιστήμονες είχαν επιτÏχει να παραγάγουν σπÎρμα χρησιμοποιÏŽντας τα κÏτταρα με τις ιδιÏŒτητες των PGC που δημιοÏργησαν.
Στη νÎα μελÎτη τους η οποία δημοσιεÏθηκε αυτή τη χρονιά στην επιθεÏŽρηση «Science», οι επιστήμονες προχÏŽρησαν πολÏ περισσÏŒτερο. Κατ’ αρχάς δημιοÏργησαν απÏŒ τα κÏτταρα με τις ιδιÏŒτητες των PGC ωάρια ποντικÏŽν. Για να το επιτÏχουν χρησιμοποίησαν εμβρυÏŠκά βλαστικά κÏτταρα καθÏŽς και κÏτταρα iPS που Îλαβαν απÏŒ Îμβρυο θηλυκοÏ ποντικοÏ, τα οποία τοποθÎτησαν ανάμεσα σε κÏτταρα ωαρίων (επίσης απÏŒ Îμβρυο θηλυκοÏ ποντικοÏ) προκειμÎνου να τα κάνουν να μετατραποÏν σε κÏτταρα ωαρίων σε αρχικÏŒ στάδιο.
Στη συνÎχεια οι ερευνητÎς εμφÏτευσαν τα νεαρά κÏτταρα ωαρίων που σχηματίστηκαν στις ωοθήκες μιας ενήλικης ποντικίνας. ΤÎσσερις εβδομάδες αργÏŒτερα, αφαιρÏŽντας τις ωοθήκες, είδαν ÏŒτι είχαν αναπτυχθεί σε ÏŽριμα ωάρια, τα οποία γονιμοποίησαν και εμφÏτευσαν σε άλλα θηλυκά ποντίκια. Τα εμφυτευμÎνα γονιμοποιημÎνα ωάρια αναπτÏχθηκαν κανονικά σε Îμβρυα οδηγÏŽντας τελικά στη γÎννηση καθ’ÏŒλα υγιÏŽν μικρÏŽν.
ΩστÏŒσο, ÏŒπως αναφÎρεται στη μελÎτη, η ανάπτυξη ορισμÎνων εμβρÏων παρουσίασε ανωμαλίες. Οι ερευνητÎς δεν γνωρίζουν αν αυτÏŒ οφείλεται σε προβλήματα που είχαν τα ίδια τα ωάρια ή αν σχετίζεται με το περιβάλλον ανάπτυξής τους. Τα ζητήματα αυτά θα πρÎπει να διευκρινιστοÏν με περαιτÎρω μελÎτες.
4. Η προσεδάφιση του Curiosity στον Αρη
ΜÎσα σε αυτή τη χρονιά η ανθρωπÏŒτητα Îβαλε (πιο σοβαρά απÏŒ ποτÎ) πλÏŽρη για την κατάκτηση του ΚÏŒκκινου Πλανήτη στÎλνοντας για εξερεÏνηση Îνα άκρως εξελιγμÎνο ρομποτικÏŒ ÏŒχημα, το Curiosity. Η επιτυχημÎνη προσεδάφιση του ρομποτικοÏ εξερευνητή ήταν Îνα μεγάλο στοίχημα για τους ειδικοÏς της αποστολής στο Jet Propulsion Laboratory της NASA, λίγο Îξω απÏŒ το Λος Αντζελες.
ΠαρÏŒτι το Curiosity δεν ήταν το πρÏŽτο ρομποτικÏŒ ÏŒχημα που Îφθασε στον Αρη η επιτυχής προσεδάφισή του τον περασμÎνο ΑÏγουστο άνοιξε μια καινοÏργια σελίδα στην κατάκτηση του Διαστήματος.
Το μικρÏŒ αυτÏŒ διαστημικÏŒ επιστημονικÏŒ εργαστήριο το οποίο κοστίζει 2,5 δισεκατομμÏρια δολάρια αποτελεί το «πουλÎν» της NASA η οποία τα τελευταία χρÏŒνια πλήττεται απÏŒ περικοπÎς των προγραμμάτων της. Και Îτσι η στιγμή που «πάτησε» επάνω στον Άρη ήταν για την αμερικανική διαστημική υπηρεσία ιστορική.
ÎŒλα πήγαν κατ’ ευχήν. Η είσοδος του οχήματος στην ατμÏŒσφαιρα του ΚÏŒκκινου Πλανήτη Îγινε ακριβÏŽς τη χρονική στιγμή που είχε προγραμματιστεί. Οι προωθητικοί πÏραυλοι το οδήγησαν στην επιλεγμÎνη τοποθεσία προσεδάφισης, στον κρατήρα ΓκÎιλ, στο νÏŒτιο ημισφαίριο του πλανήτη, κοντά στον ισημερινÏŒ. Το πελÏŽριο αλεξίπτωτο ανÎκοψε την ταχÏτητά του και ο «ουράνιος γερανÏŒς» το απÏŒθεσε μαλακά στο Îδαφος. Το ρομποτικÏŒ ÏŒχημα Îφτασε στον προορισμÏŒ του αφοÏ διήνυσε 566 εκατομμÏρια χιλιÏŒμετρα εντÏŒς οκτÏŽ περίπου μηνÏŽν, κινοÏμενο με ταχÏτητα 17 φορÎς μεγαλÏτερη απÏŒ αυτή του ήχου.
Στους τÎσσερις μήνες που το Curiosity «κατοικεί» στον Αρη Îχει αποδείξει ÏŒτι είναι άκρως «εργατικÏŒ» στÎλνοντας πίσω στη Γη πλήθος εικÏŒνων και πληροφοριÏŽν. ΒασικÏŒς στÏŒχος της ÏŒλης αποστολής είναι η αναζήτηση μορφÏŽν ζωής στον ΚÏŒκκινο Πλανήτη. Η πιθανή ανακάλυψή τους εκτιμάται ÏŒτι θα βοηθήσει μεταξÏ Î¬λλων στις μελλοντικÎς επανδρωμÎνες αποστολÎς στον Αρη.
5. ΦανερÏŽθηκαν τα… εξωτικά σωματίδια
Το 2012 εμφανίστηκαν οι πρÏŽτες σαφείς ενδείξεις για την Ïπαρξη των «φερμιονίων Μαγιοράνα», μιας κατηγορίας παράξενων σωματιδίων που αποτελοÏν τα αντισωματίδια των εαυτÏŽν τους. Ο εντοπισμÏŒς τους κατÎστη δυνατÏŒς χάρη σε Îνα ειδικά σχεδιασμÎνο τρανζίστορ.
ΦερμιÏŒνια είναι χονδρικά τα σωματίδια απÏŒ τα οποία αποτελείται η μάζα, σε αντιδιαστολή με τα λεγÏŒμενα μποζÏŒνια, τα οποία χονδρικά είναι φορείς των φυσικÏŽν δυνάμεων.
ÎŒλα ή τουλάχιστον τα περισσÏŒτερα φερμιÏŒνια είναι «φερμιÏŒνια ΝτιρÎ¬κ» (ονομάστηκαν Îτσι απÏŒ τον μεγάλο βρετανÏŒ φυσικÏŒ Πολ Ντιράκ) και εξ ορισμοÏ είναι διαφορετικά απÏŒ τα αντισωματίδιά τους, τα οποία υπάρχουν στον κÏŒσμο της αντιÏλης. Οταν Îνα σωματίδιο συναντήσει Îνα αντισωματίδιο, και τα δÏο εξαÏ‹λÏŽνονται σε μια Îκρηξη ενÎργειας.
Το 1937, ÏŒμως, ο ιταλÏŒς θεωρητικÏŒς φυσικÏŒς Ετορε Μαγιοράνα (ο οποίος εξαφανίστηκε μυστηριωδÏŽς το 1938 στη διάρκεια ενÏŒς ταξιδιοÏ με καράβι) προÎβλεψε θεωρητικά ÏŒτι υπάρχουν φερμιÏŒνια που δεν ακολουθοÏν τον κανÏŒνα του Ντιράκ.
ΠροηγοÏμενες θεωρητικÎς μελÎτες προÎβλεπαν ÏŒτι, ακÏŒμα και αν δεν υπάρχουν συγκεκριμÎνα θεμελιÏŽδη σωματίδια που να συμπεριφÎρονται ως φερμιÏŒνια Ντιράκ, η κίνηση των ηλεκτρονίων σε κάποια ηλεκτρονικά κυκλÏŽματα μιμείται τη συμπεριφορά των φερμιονίων Μαγιοράνα.
Αν οι φυσικοί κατάφερναν να δείξουν ÏŒτι μεγάλοι αριθμοί ηλεκτρονίων συμπεριφÎρονται ÏŒπως τα αντίθετα των εαυτÏŽν τους, θα Îδειχναν ουσιαστικά ÏŒτι τα φερμιÏŒνια Μαγιοράνα ÏŒντως υπάρχουν.
ΑυτÏŒ ακριβÏŽς επιχείρησε να κάνει η μελÎτη των ερευνητÏŽν του ΝτÎλφτ στην Ολλανδία. Στο πλαίσιÏŒ της οι επιστήμονες κατασκεÏασαν Îνα ειδικÏŒ τρανζίστορ, το οποίο περιλαμβάνει Îνα εξαιρετικά λεπτÏŒ, ημιαγÏŽγιμο καλÏŽδιο που συνδÎει δÏο ηλεκτρÏŒδια.
ΣÏμφωνα με τη θεωρία, αν διοχετευθεί ηλεκτρικÏŒ ρεÏμα σε αυτÏŒ το νανοκαλÏŽδιο υπÏŒ την επίδραση ενÏŒς μαγνητικοÏ πεδίου, και κάτω απÏŒ συγκεκριμÎνες συνθήκες, τα ηλεκτρÏŒνια στο νανοκαλÏŽδιο θα συμπεριφερθοÏν ως φερμιÏŒνια Μαγιοράνα. Αν πάλι η θεωρία δεν ευσταθεί, το ηλεκτρικÏŒ ρεÏμα δεν θα πρÎπει καν να περάσει απÏŒ το ημιαγÏŽγιμο νανοκαλÏŽδιο. Πράγματι, οι ερευνητÎς κατÎγραψαν τη ροή ηλεκτρονίων, Îνδειξη ÏŒτι συμπεριφÎρονται ως φερμιÏŒνια Μαγιοράνα.
Αν τελικά η Ïπαρξη των φερμιονίων Μαγιοράνα επιβεβαιωθεί, τÏŒτε μποροÏν να υπάρχουν «απτÎς» εφαρμογÎς σε πολλοÏς τομείς. Για παράδειγμα, τα φερμιÏŒνια αυτά θα ήταν ιδανικά για την κατασκευή των λεγÏŒμενων κβαντικÏŽν υπολογιστÏŽν, καθÏŽς Îνα ζευγάρι απÏŒ φερμιÏŒνια Μογιοράνα θα «θυμÏŒταν» την αρχική του κατάσταση ακÏŒμα και αν χωριζÏŒταν.
6. «Ανάβοντας» και «σβήνοντας» τα γονίδια
Μετά την αποκωδικοποίηση του ανθρÏŽπινου γονιδιÏŽματος μια απÏŒ τις μεγάλες προκλήσεις για τους ειδικοÏς ήταν – και είναι – το να καταφÎρουν να παρÎμβουν σε συγκεκριμÎνα γονίδια προκειμÎνου να αποκαλÏψουν τα «επιμÎρους» μυστικά τ&omic
