10 top naučnih otkrića u 2012. godini

Ugledni naučni časopis Science predstavio je izbor 10 najznačajnijih naučnih otkrića u 2012. godini.

1. Higgsov bozon

Tipičan događaj unutar LHC-a: dva fotona čije se energije mere uz pomoć CMS elektromagnetnog kalorimetra. (označeni su crvenom bojom). Po njihovom sudaru nastaju nove čestice čiji tragovi su označeni žutom bojom. Svetlo plava boja predstavlja zapreminu CMS kristalnog kalorimetra.

Odavna neki naučni događaj nije izazvao takav odjek kao objava otkrića Higgsovog bozona. U projekat je bilo uključeno desetak hiljada naučnika iz celoga sveta.  Odgovor na problematično pitanje odakle česticama masa nudi tzv. Higgsov mehanizam, koji je deo teorije nazvane standardni model. Pronalazak Higgsovog bozona dokaz je da Higgsov mehanizam radi i da je standardni model dobar. Šezdesetih godina prošloga veka Higgs je pretpostavio postojanje Higgsovog polja koje ispunjava vakuum. Čestice dobijaju masu interakcijom s tim poljem.
 

2. Majorana čestica (majorana fermion)

Otkriće čestice koja je sama sebi antičestica predviđeno je pre 75 godina. Prve dokaze o postojanju ove neobične čestice  dali su holandski naučnici aprila ove godine (Science) . Naučni tim pod vodstvom Lea Kouvenhovena, sa Tehnološkog univerziteta Delft, napravio je uređaj pomoću kog se mogu meriti dužine reda nanometara. Uređaj se sastoji od neverovatno tanke žice koja krajevima dodiruje poluporovodnik i superprovodnik.
Kroz tanku žicu je puštena struja i na nekoliko tačaka duž žice je merena provodnost električne energije. Na oba kraja žice je primećen pad provodnosti. Naučnici veruju da se upravo tu kriju Majorana fermioni.Istraživanje osobina Majorana čestica bi moglo dovesti do razumijevanja misterija kvantne fizike, koja objašnjava ponašanje materije i njene interakcije sa energijom u najmanjim razmerama.
Ideju o tome da postoje čestice koje bi mogle biti jednake svojim antičesticama prvi je predstavio Talijan Ettore Majorana, teoretičar koji je misteriozno nestao 1938. godine. Majorana bio je jedan od najvećih umova XX veka. Njegov mentor, dobitnik nobelove nagrade za fiziku Enriko Fermi, za njega je rekao:“Postoji nekoliko kategorija naučnika na svetu; oni drugog ili trećeg ranga, koji daju sve od sebe, ali nikad ne stignu predaleko. Postoje oni prvog ranga, koji dolaze do otkrića, fundamentalnih za naučni napredak. Ali onda, postoje oni koji su geniji kao Galileo ili Njutn, Majorana je bio jedan od njih.”

Neki naučnici čak smatraju da bi masa koja nedostaje u svemiru – koju ne vidimo, ali prepoznajemo po gravitacijskom uticaju – barem delom mogla biti izgrađena od čestica Majorana.

3. Misterij smeća u DNA



Termin ‘smeće ili junk DNA’ sada mora biti odbačen jer se deo genoma pokazao biološki aktivnijim nego što se mislilo. Ovi beskorisni delovi, koji zauzimaju oko 90% našeg genoma, zapravo imaju ključnu ulogu u uključivanju i isključivanju gena. Dalja otkrića trebala bi da omoguće bolje razumevanje brojnih bolesti i time pronalaženje novih i boljih metoda lečenja različitih bolesti poput dijabetesa, Crohnove bolesti ili bolesti srca koje zavise od složenih interakcija hiljada gena i njihovih odgovarajućih regulatornih elemenata.

Ovaj termin naučnici su skovali pre 40 godina kako bi opisali deo genoma koji ne sadrži gene (odnosno nekodirajuća DNK). Kada je 1989. godine pod vodstvom nobelovca Jamesa Watsona počeo tri milijarde dolara vredni projekat Ljudski genom, većina naučnika smatrala je da “smeće DNK” nema važnu biološku ulogu. Čovekov genetski kod očitan je 2000. godine, a tri godine kasnije objavljena je i kompletna mapa ljudskog genoma.
U istraživanju pod nazivom ENCODE, koje je trajalo devet godina, učestvovala su 440 naučnika iz 32 laboratorije u Velikoj Britaniji, SAD-u, Španjolskoj, Singapuru i Japanu. Otkrića do kojih su došli opisana su u čak 30 radova objavljenih u tri časopisa: Nature, Genome Biology i Genome Research.

4.Veštački život

Naučnici su kreirali veštački genetski materijal koji može čuvati informacije i evoulirati tokom generacija na sličan način kao DNK.  Sastavni delovi DNA, četiri baze C, G, A i T, koje predstavljaju genetske instrukcije živog organizma, mogu se puno lakše zameniti neprirodnim bazama nego što se do sada mislilo. Proširenje abecede DNA trebalo bi imati brojne korisne primene – od stvaranja molekularnih sondi i nanostrojeva do dizajniranja novih korisnih oblika života. Prema studiji predstavljenoj u časopisu Nature Chemical Biology,naučnici sa Istraživačkog instituta Scripps u SAD-u, Univerziteta Konstanz u Nemačkoj te Univerziteta u San Diegu u SAD-u uspeli su da otkriju kako da veštački par baza DNA prođe kroz proces replikacije gotovo jednako efektivno kao prirodni. Očekuje se da će ovo otkriće voditi istraživanja u medicini i biotehnologiji i rasvetliti kako su se molekule prvi put replicirale i sastavile život pre milijardu godina.

5.Identifikovana DNA treće vrste ljudi ~ Denisovaca

Misteriozna nova vrsta koja je živela uporedo s našim najbližim rođacima neandertalcima pronađena je 2008. u Denisovoj pećini na planini Altaj. Nova vrsta, kojoj  su naučnici nadenuli ime “denisovci”, identifikovana je ove godine na osnovu DNK iz kosti malog prsta i korena zuba devojčice stare između pet i sedam godina, koju su antropolozi nazvali “X žena”. Dešifrovano je 99 posto genoma.

Nova podvrsta za sada nije dobila zvaničan naziv zbog toga što je za to potrebno više podataka o građi njihovog tela”, objašnjava Mihail Vasiljevič Šunjkov, zamenik direktora Instituta arheologije Ruske akademije nauka i koautor članka o ovom otkriću objavljenom u časopisu “Nejčer”. “Ipak, možemo da kažemo da je zajednički predak denisovaca i neandertalaca, čiji su genomi proučeni, živeo približno pre 640.000 godina. Samo jedan narod koji danas živi na Zemlji - a to su stanovnici ostrva Melanezije, ostrva severno i istočno od Australije - ima četiri do šest odsto zajedničkih genetskih karakteristika, dok svi ostali savremeni ljudi, osim Afrikanaca, imaju zajedničke gene s neandertalcima, i to između jedan i četiri odsto.”
Jedna od najvećih misterija u vezi sa novom podvrstom glasi zašto se njihov genetski materijal sačuvao samo kod jednog naroda koji danas živi na našoj planeti - žitelja Melanezije. Po mišljenju profesora Stringera, to se dogodilo zato što je tokom migracije predaka savremenog čoveka iz Afrike preko jugoistočne Azije u Melaneziju, došlo do samo kratkotrajnog ukrštanja dve podvrste, zbog čega se nije sačuvao dublji genetski trag.

6. struktura proteina

Uz pomoć zraka rendgenskog lasera po prvi put je otkrivena struktura proteina.Utvrđena je struktura neaktivnih preteča oblika enzima koji su ključni za opstanak Trypanosoma brucei, jednostaničnog parazita koji izaziva poznatu afričku bolest spavanja. Otkriće bi trebalo omogućiti efikasnu borbu protiv bolesti koju prenosi muha ce-ce, a od koje svake godine u svetu umire oko 30.000 ljudi.


Live broadcasting by Ustream
7... Rover sleteo na Mars

Curiosity je lansiran 26.11.2011. godine iz Cape Carnevala.
Ovaj rover na Marsu ima 4 osnovna zadatka:
- da istraži da li je na Marsu ikada bilo uslova za život,
- da proučava klimu Marsa,
- da proučava geološku građu Marsa,
- da pomogne u planiranju ljudske misije na Marsu.
Curiosity je inače četvrti rover na Marsu, a njegov najveći instrument četiri puta je veći od prvog robota poslanog na Mars još 1997. godine.

8.Iz matičnih ćelija stvorene bebe

Japanskim naučnicima je uspelo da po prvi put od mišjih matičnih ćelija stvore jajne  iz kojih su se konačno okotile zdrave bebe miševi.Ovaj uspeh predstavlja važan korak koji bi jednoga dana neplodnim ženama i muškarcima trebao omogućiti da imaju vlastitu decu. Naime, isti je tim prošle godine iz matičnih stanica stvorio zdrave spermije.

9.Pokretanje robotske ruke mislima

Elektrode postavljene u mozak paralizirane osobe po prvi put su pročitale misli i pretvorile ih u komande kojima je mogla kontrolisati robotsku ruku. Dvoje ljudi koji su praktično paralizovani od vrata na dole naučili su manipulisati robotskom rukom samo svojim mislima, koristeći je kako bi dohvatili predmete. Jedna od njih, žena, bila je u mogućnosti uzeti bočicu s kafom i piti na slamku - što je bilo prvi put da se sama poslužuje još od moždanog udara koji je pretrpela 15 godina ranije.

10..tauneutrino


U eksperimentu OPERA, otkriven prelazak jedne elementarne čestice – mionskog neutrina u drugu – tau neutrino, što je za fiziku čestica važno i dugo najavljivano otkriće.Neutrini su elementarne čestice koje često putuju brzinom blizu brzine svetlosti, bez naboja, a masa im je minijaturna tako da gotovo nesmetano prolaze kroz materiju. Zbog toga ih je izuzetno

teško otkriti. Nastaju u nekim vrstama radioaktivnih reakcija na Suncu i u nuklearnim reaktorima ili u sudarima kosmičkih zraka s atomima.

Postoje tri vrste neutrina - elektronski, muonski i tau. Kroz naša tela svake sekunde prođe više od 50 trilijuna neutrina sa Sunca. Njihovo postojanje pretpostavio je Wolfgang Pauli, ime im je dao Enrico Fermi, a eksperimentalno ih je dokazao Frederick Reines 1956. godine.

Nestanak istovrsnih neutrina već je primećen u nekoliko eksperimenata u poslednjih 15 godina, ali 'direktan nastanak' nove vrste neutrina još je uvek značajan nedostajući deo slagalice. Eksperiment OPERA jedinstven je u svetu po svojoj mogućnosti da odgovori na to pitanje. Neutrinske oscilacije danas su jedina indikacija nove, fascinantne fizike izvan takozvanog Standardnog modela čestica i interakcija, koja otvara mogućnost neočekivanih posledica u kozmologiji, astrofizici i fizici čestica.

Eksperiment je započet 2006. godine, kad su prvi 'obični' mionski neutrini otkriveni nakon što su brzinom svetlosti za oko 2,4 milisekunde prevalili put od 730 kilometara iz CERN-a. Tada je započela pažljiva i neumorna potraga za sićušnim, vrlo posebnim signalom kojeg bi proizveo tau neutrino.

OPERA otkriva neutrine pomoću 150.000 malih jedinica nazvanih 'blokovi' (ukupne mase 1.300 tona) od kojih je svaka ekvivalent sofisticirane fotografske kamere. Zahvaljujući tim blokovima, sačinjenim od sendviča olovnih ploča i specijalnih fotografskih filmova, istraživači OPERE mogu otkriti sve detalje 'neutrinskih događaja' preciznim merenjima elementarnih čestica koje nastaju prilikom interakcije neutrina i bloka.

Kompjuterski prikaz prvog tau neutrino događaja

 

 

 detalji oko točke interakcije neutrina (koji dolazi s leva i nije vidljiv na slici), gde je stvoreno nekoliko čestica identificiranih putem tragova u bloku. Detekcija 'slomljenog' traga je vrlo verojatan potpis interakcije tau neutrina, s verovatnošću od 98 posto. Cela slika prikazuje volumen od samo jednog kubnog milimetra, prepunog vrednih podataka za fizičare OPERE.