science >> Wetenschap >  >> anders

2011s 10 grootste momenten in de wetenschap

Onze zoektocht naar begrip gaat door. Zie meer foto's uit 2011. Fototeca Storica Nazionale/Getty Images

Alweer, het is tijd om het boek over wetenschap in 2011 te sluiten en precies te beslissen hoe het jaar dat een rol speelde in de poging van de mensheid om te begrijpen hoe de kosmos werkt.

Stel je de wetenschap voor als een lantaarn in een donkere studeerkamer vol boekenplanken en curiosakasten. Met elk voorbijgaand jaar, we slagen erin om de vlam wat feller te maken. Elke keer, we worden een beetje beter in het catalogiseren van de objecten in de studie, de onderlinge relaties en de afmetingen van de ruimte zelf. Natuurlijk, er duiken ook nieuwe puzzels op:vreemde schaduwen op de muren en verkeerd gelezen titels op de ruggen van stoffige boekdelen. De wetenschap onthult nooit volledig het universum dat ons omhult, maar het legt het elk jaar een beetje beter uit.

De wetenschappers van 2011 hebben geen leven op een andere planeet ontdekt. Ze hebben geen remedie voor de dood gecreëerd of een machine gemaakt die in staat is tot menselijke liefde. Maar ze kwamen een beetje dichter bij elk van deze ongelooflijke realiteiten. Hier is hoe.

Inhoud
  1. Neutrino's hebben mogelijk sneller gereisd dan het licht
  2. Onderzoekers slagen in kwantumteleportatie van lichtgolven
  3. Watson verslaat twee mensen op "Jeopardy!"
  4. Kepler-22b-oppervlakken
  5. Het Space Shuttle-programma eindigt
  6. Mars500 keert terug!
  7. Eerste kunstmatige luchtpijpimplantaten
  8. Menselijk 'klonen' maakt embryonale stamcellen
  9. Wetenschappers creëren een microbrein
  10. Gedachtenlezende technologie reconstrueert video's van hersenafbeeldingen

10:Neutrino's hebben mogelijk sneller gereisd dan het licht

Een CERN-medewerker loopt op 13 december langs een geschilderde afbeelding van de Large Hadron Collider. 2011, in Genève. Hoewel de LHC-mensen het ongrijpbare Higgs-deeltje in 2011 niet ontdekten, wetenschappers meldden wel dat de zoektocht vernauwde. Harold Cunningham/Getty Images

Om de zoveel tijd, een nieuwe wetenschappelijke ontdekking verandert de manier waarop we over het universum denken totaal. Deze momenten herschrijven de regels, zoals de ontdekking van Galileo in 1610 dat andere planeten manen hadden -- en, vervolgens, dat de aarde niet het middelpunt van alle banen was. Dergelijke spelveranderende momenten zijn zeldzaam, maar je kunt maar beter geloven dat ze de krantenkoppen halen.

Op 22 september zo'n verhaal kwam voort uit de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek (CERN). Een internationaal team van onderzoekers van het Oscillation Project with Emulsion-Racking Apparatus (OPERA) experiment beweerde getuige te zijn geweest van iets onmogelijks:neutrinodeeltjes die sneller reizen dan de lichtsnelheid.

Het OPERA-team meldde dat de neutrino's 60 nanoseconden sneller waren dan de lichtsnelheid (met een foutmarge van 10 nanoseconden), maar dat is nog steeds genoeg om de speciale relativiteitstheorie van Einstein te schenden. Als het waar is, hun metingen zouden de zogenaamde universele snelheidslimiet omverwerpen en de manier veranderen waarop we massa en energie in het universum begrijpen.

Voor nu, echter, moderne natuurkunde is veilig. De wetenschappelijke jury is nog steeds uit op sneller-dan-licht neutrino's, terwijl andere experts op het gebied van deeltjesfysica het afsluiten, sceptisch naar de gegevens kijken en hun eigen onafhankelijke experimenten uitvoeren. Wetenschappers uit de Verenigde Staten, Japan en Europa zijn van plan de komende maanden hun eigen bevindingen te publiceren.

Als de OPERA-resultaten onjuist blijken te zijn, dan was het voor 2011 nog steeds een van de meest memorabele momenten in de wetenschap. Als de resultaten kloppen, echter, dan vertegenwoordigt het een van de grootste wetenschappelijke momenten in de afgelopen eeuw.

9:Onderzoekers slagen in kwantumteleportatie van lichtgolven

Kwantumteleportatie is de toekomst van computers. Colin Anderson/Fotograaf's Choice/Getty Images

Raak niet te opgewonden, omdat je 's ochtends nog steeds naar je werk moet pendelen in plaats van in een handige telepod te stappen, maar in 2011 toonden Japanse en Australische onderzoekers met succes kwantumteleportatie op lichtgolven aan.

Onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Tokio, het team nam een ​​klompje kwantuminformatie, in de vorm van licht, en manipuleerde het tot een kwantum superpositie zodat het in twee staten tegelijkertijd bestond. Leuk vinden De kat van Schrödinger , die tegelijkertijd levend en dood is in het beroemde gedachte-experiment, het gesuperponeerde licht bestaat in twee toestanden tegelijk. De wetenschappers waren in staat om dit te benutten om het licht op de ene locatie te vernietigen en het op een andere locatie opnieuw te creëren.

Het idee op zich is niet nieuw. Natuurkundige Charles Bennett en een team van onderzoekers bij IBM bevestigden de mogelijkheid in 1993. Daaropvolgende experimenten bewezen dat kwantumteleportatie mogelijk was, maar nu bestaat het stevig in het rijk van de wetenschappelijke feiten. Omdat superpositie ten grondslag ligt aan de kracht van kwantumcomputers, wetenschappers hopen dat de technologie zal leiden tot nog snellere kwantumcomputers.

8:Watson verslaat twee mensen op "Jeopardy!"

Eerste "Gevaar!" gastheer Alex Trebek verloor zijn geweldige snor. Toen vernietigde een machine alle mensen in zijn show. Dit zijn donkere dagen. Frederick M. Brown/Getty Images

De kunstmatig intelligente onder ons hebben zichzelf al superieur bewezen in alles, van schaken tot eenvoudige spelling. Dus waarom zou het ertoe doen dat een supercomputer regeert bij het spelen van de tv-spelshow "Jeopardy!"?

Natuurlijk, dat is precies wat er in 2011 gebeurde. IBM's Watson-supercomputer versloeg menselijke tegenstanders in één oefenronde en twee wedstrijden op televisie van de populaire quizshow. De machine haalde zelfs de legendarische Ken Jennings neer, die zelf nogal een trivia-machine leek toen hij een record van 74 wedstrijden op rij won.

Het is echter verre van louter een publiciteitsstunt, de Watson-overwinning was een verbluffende tentoonstelling van zowel vraagbeantwoordende AI als een machine die door een menselijke wereld navigeerde. Computers die terloops geformuleerde menselijke vragen beantwoorden, bestaan ​​al eeuwen in sciencefiction, maar de wetenschap is bedrieglijk complex. Watson vertegenwoordigt een van de eerste echte technologische oriëntatiepunten in het veld, en hoewel zijn vaardigheden om vragen te beantwoorden onvolmaakt zijn, ze wijzen op een toekomst vol verbale interactie tussen robot en mens.

Wat betreft het navigeren door de mensenwereld, "Gevaar!" is nauwelijks een drukke stadsstraat, maar het is een menselijke omgeving -- en een die deze robot prima heeft weten te beheersen. Voor robots om de manier waarop we ons leven leven te veranderen, ze moeten uit de laboratoria en fabrieken tevoorschijn komen. Watson heeft precies dat gedaan.

7:Kepler-22b-oppervlakken

Dit NASA-diagram vergelijkt ons eigen zonnestelsel met Kepler-22, een stersysteem met Kepler-22b. Ames/JPL-Caltech/NASA via Getty Images

Je kent Goudlokje en de drie beren, Rechtsaf? Een kom pap was te heet om te eten, één was te koud, maar een derde kom was precies goed. Astrobiologen en planetaire wetenschappers hebben een bijzondere voorliefde voor dit verhaal, zoals het onderstreept Goudlokje principe , waarin staat dat bewoonbare planeten binnen een bepaalde baan moeten bestaan ​​om mogelijk leven in stand te houden.

Voor het grootste gedeelte, NASA's zoektocht om waarneembare exoplaneten in kaart te brengen, verliep als de avonturen van Goudlokje in het huis van de drie beren. Alleen in plaats van twee kommen onaanvaardbare pap tegen te komen, NASA heeft er honderden gecatalogiseerd. Het bureau heeft systemen gevonden waar aardachtige planeten branden in de vuren van een nabije baan of bevroren in verre ballingschap. Als daar geen vloeibaar water kan bestaan, het is een no-go voor dit ding dat leven heet. Sommige zonnen zijn te oud en te groot, anderen te zwak. Wetenschappers hebben zelfs schurkenplaneten ontdekt die als samoerai zonder meester door de Melkweg drijven.

Maar 2011 was het jaar waarin NASA eindelijk een kom redelijke planetaire pap vond. Op 5 december NASA kondigde aan dat zijn Kepler-missie Kepler-22b had ontdekt, de eerste ontdekte planeet in de bewoonbare zone van een ster vergelijkbaar met onze zon. Op 2,4 keer de straal van de aarde, deze kleine exoplaneet bevindt zich 600 lichtjaar van ons vandaan. De werkelijke inhoud van Keppler-22b blijft voorlopig een mysterie, maar de exoplaneet brengt NASA een stap dichter bij het vinden van een andere wereld die aanvoelt als thuis.

De Kepler-missie jaagt op exoplaneten door de helderheidsdip in sterren te analyseren wanneer planeten hun pad kruisen. In 2011, de missie heeft ook Kepler-16b opgegraven, die om twee sterren draait, en Kepler-10b, de kleinste planeet ooit ontdekt buiten onze eigen zonnewijk.

6:Het Space Shuttle-programma eindigt

De spaceshuttle Atlantis begint met een scan van zijn thermische beschermingssysteem nadat hij op 19 juli uit het internationale ruimtestation ISS is gehaald voor zijn reis naar huis. 2011. NASA/Getty Images

Als het gaat om de geschiedenis van de verkenning van de ruimte, 2011 zal voor altijd herinnerd worden als het jaar waarin NASA's spaceshuttle-programma na drie decennia eindigde. Wat begon op 12 april 1981, met de lancering van Columbia, eindigde op 21 juli toen Atlantis landde in het Kennedy Space Center in Florida.

De laatste spaceshuttle-missie wekte veel nostalgie op bij zowel ruimteliefhebbers als het reguliere publiek, maar het leidde ook tot bezorgdheid over de toekomst van bemande verkenning van de ruimte. Te midden van krappere budgetten, NASA schrapte plannen om terug te keren naar de maan en annuleerde het Constellation-programma om de opvolger van de spaceshuttle te ontwikkelen.

Het Space Launch System is in de maak, maar verwacht pas in 2019 een echt bemand Amerikaans ruimtevaartuig [bron:Boyle]. Tot dan, NASA's verkenning van de menselijke ruimte zal afhankelijk moeten zijn van chartervluchten van het Russische Federale Ruimteagentschap en particuliere ruimtevaartmaatschappijen zoals Virgin Galactic.

5:Mars500 keert terug!

De bemanningsleden van Mars500 vermijden ruimtegekte in hun 'ruimteschip' met houten panelen. Hier bereiden ze zich voor om de elektrische activiteit van hun hersenen vast te leggen. Foto met dank aan ESA/Mars500-bemanning

Weet je nog die keer dat je bijna je broer of zus vermoordde, vriend of geliefde tijdens een uitzonderlijk lange autorit? Je kunt de krappe omstandigheden de schuld geven, vastgelopen verkeer of door honger gedreven chagrijnigheid, maar we weten allemaal wat er aan de hand was:ruimtegekte, puur en simpel. Je hebt het in sciencefiction gezien, en het is een zeer reële zorg voor voorstanders van bemande ruimtevaart.

Bedenk dat de ruimte groot is en dat het een hele tijd duurt om ergens te komen met de huidige of zelfs toekomstige technologie. Daarom laadde de European Space Agency zes mannelijke vrijwilligers in een krappe, met houten panelen bekleed ruimteschip en hield de deur 520 dagen dicht. Het luik sloot op 3 juni, 2010, en ging pas open op 4 november, 2011.

Gedurende die tijd, de bemanningsleden van de Mars500 voerden experimenten uit om hun psychologische toestand tijdens de isolatie te meten, blijvend smakeloos eten en wat weinig voorzieningen passen in hun 19, 400 kubieke voet (550 kubieke meter) kamers.

Het experiment was een mijlpaal in de voortdurende opmars van de mensheid naar een bemand bezoek aan de rode planeet. Onderzoekers onderzochten de bemanningsleden grondig toen ze tevoorschijn kwamen om precies te meten hoe goed hun lichaam en geest standhielden tijdens het isolement.

4:Eerste kunstmatige luchtpijpimplantaten

Tegenwoordig gaat tissue engineering deze visie ver te boven. William Andrew/Fotograaf's Choice/Getty Images

Stel je een toekomst voor waarin artsen vervangende lichaamsdelen ontwikkelen door de eigen stamcellen van de patiënt op een polymeersteiger te laten groeien. Verbazingwekkend genoeg, die toekomst is nu. In feite, De in Stockholm gevestigde chirurg Paolo Macchiarini voerde de prestatie twee keer uit in 2011.

Macchiarini had eerder de krantenkoppen gehaald door in 2008 een soortgelijke procedure uit te voeren. behalve in dat geval liet hij de cellen van de ontvanger van de transplantatie groeien boven een spookluchtpijp, een donorluchtpijp die chemisch van zijn cellen is ontdaan. Deze keer, echter, hij gebruikte een synthetische polymeersteiger - een luchtpijpvormig raamwerk waar de stamcellen van de patiënt overheen konden groeien. Macchiarini implanteerde de eerste van deze kunstmatige luchtpijpen in een procedure van 12 uur in juni en een tweede in november. Beide operaties waren succesvol.

Deze weefseltechnologie maakt niet alleen de noodzaak voor donorweefsel overbodig, maar het bespaart de ontvanger ook een leven lang aan medicijnen om het immuunsysteem te onderdrukken en afstoting van transplantaten te voorkomen. Ten slotte, het orgaan bestaat uit de eigen cellen van de patiënt. In de toekomst, wetenschappers hopen nog complexere organen te laten groeien, een nieuw tijdperk van regeneratieve geneeskunde inluidt.

3:Menselijk 'klonen' maakt embryonale stamcellen

Met stamcellen, we kunnen het opnieuw laten groeien. artpartner-images/Photographer's Choice/Getty Images

Enkele van de meer verbazingwekkende mogelijkheden in de medische wetenschap hangen af ​​van het gebruik van menselijke stamcellen. Embryonale stamcellen kunnen zich ontwikkelen tot elk type cel in het menselijk lichaam -- bot, brein, noem maar op - terwijl volwassen stamcellen beperkter zijn. Beide typen bieden ons de middelen om beschadigd weefsel te regenereren en zelfs aangepaste donororganen te laten groeien.

Ons vermogen om deze technologie te benutten, is aanzienlijk verbeterd in 2011 toen onderzoekers van het New York Stem Cell Foundation Laboratory een volwassen menselijke eicel herprogrammeerden tot een embryonale staat, die vervolgens een zelfreproducerende lijn van embryonale stamcellen creëerde.

De onderzoekers gebruikten een kloontechniek die bekend staat als: somatische celkernoverdracht om hun doel te bereiken, het nemen van de kern en zijn genetisch materiaal van een volwassen huidcel en overbrengen naar het ei. De resulterende stamcellen waren geen echte klonen (ze bevatten chromosomen van zowel het ei als de huidcellen), dus de technologie is niet klaar voor therapeutisch gebruik. Echter, onderzoekers hopen dat deze bevindingen de weg vrijmaken voor een alternatieve bron voor embryonale stamcellen.

2:Wetenschappers creëren een microbrein

zie, het machtige microbrein! Afbeelding met dank aan Universiteit van Pittsburgh

De menselijke geest blijft een bundel mysteries, maar de wetenschap blijft het in een verrassend tempo ontrafelen. Het Blue Brain-project, bijvoorbeeld, streeft ernaar om tegen 2020 een virtueel model te maken van een werkend menselijk brein. We zijn er nog niet helemaal, maar in 2011 slaagden onderzoekers van de Universiteit van Pittsburgh erin om een ​​kunstmatig microbrein te creëren, afgeleid van rattenhersencellen. Bestaat uit een karige 40 tot 60 neuronen, het was in staat tot 12 seconden kortetermijngeheugen.

De onderzoekers hebben deze geweldige prestatie geleverd door hersencellen van embryonale ratten toe te voegen aan een siliciumschijf bedekt met eiwitten. De cellen klampten zich vast aan de eiwitten en groeiden samen tot een vaste ring. Wanneer gestimuleerd met elektriciteit, de neuronen in de microhersenen droegen de puls gedurende 12 seconden - in wezen "herinneren" ze de stimulus.

De volgende halte, echter, is niet om het microbrein in een kunstmatige rat te plaatsen. De onderzoekers zijn van plan hun creatie te gebruiken om de overdracht van elektrische signalen in de hersenen te bestuderen en de innerlijke werking van het menselijk geheugen beter te begrijpen.

1:Gedachtenlezende technologie reconstrueert video's van hersenafbeeldingen

Stripboektelepaat Charles Xavier (James McAvoy) komt helemaal in je op met zijn paranormale krachten. Is dit geen fantasie meer? Murray Close/Getty Images

Wat als iemand in je geest zou kunnen kijken en zien wat je denkt? We hebben er allemaal wel eens over nagedacht:de wonderen van telepathische communicatie en de verschrikkingen van het zien hoe het laatste bastion van menselijke privacy wordt uitgehold. Neurowetenschappers voorspellen de realisatie van deze droom/nachtmerrie al tientallen jaren, en nu zijn we dichter dan ooit bij het doorbreken van het fort van de menselijke geest.

Op 22 september 2011, het tijdschrift "Current Biology" publiceerde een Universiteit van Californië, Berkeley, studie waarin wetenschappers hersenactiviteit analyseerden om een ​​wazig maar nauwkeurig inzicht te krijgen in de menselijke visuele ervaring. Ze toonden proefpersonen YouTube-clips terwijl ze de hersenen van de proefpersonen scanden met een functionele magnetische resonantiebeeldvorming (fMRI) machine. Deze apparaten meten de bloedstroom in de hersenen, wat overeenkomt met neurale activiteit. De wetenschappers waren in staat om de resulterende fMRI-gegevens te nemen, decodeer het in een computermodel en stel een visuele interpretatie samen van de willekeurige films die de proefpersonen daarna bekeken.

De onderzoekers hopen deze ontwikkeling te gebruiken om ons begrip van de werking van de hersenen te verbeteren, evenals de link tussen de werkelijkheid en de geest.

Bekijk de links op de volgende pagina om nog meer te weten te komen over wat er in 2011 is gebeurd.

Veel meer informatie

gerelateerde artikelen

  • De slimste momenten in de popcultuur van 2011
  • Terugblik 2011:test je geheugen
  • Quiz:Ben jij een echte nerd?
  • 10 grootste gadgets van 2011
  • 2011 in foto's

Meer geweldige links

  • Nationale Wetenschaps Instituut

bronnen

  • Boyle, Alan. "NASA herziet zijn ruimteschipplannen." MSNBC. 15 december 2011. (16 december, 2011) http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2011/12/15/9471717-nasa-revises-its-spaceship-plans
  • Boyle, Rebekka. "Onderzoekers slagen in kwantumteleportatie van lichtgolven." Populaire wetenschap. 15 april, 2011. (15 december, 2011) http://www.popsci.com/technology/article/2011-04/quantum-teleportation-breakthrough-could-lead-instantanous-computing
  • Cyranoski, David. "Gekloond menselijk embryo maakt werkende stamcellen." Natuur. 5 oktober 2011. (15 december, 2011) http://www.nature.com/news/2011/111005/full/news.2011.578.html
  • Danigelis, Alyssa. "Nu te zien:filmclips uit je hoofd." Ontdekkingsnieuws. 22 sept. 2011. (15 december, 2011) http://news.discovery.com/tech/mind-reading-movie-clips-110922.html
  • Darma, Stanley. "'s Werelds eerste patiënt met kunstmatige luchtpijptransplantatie krijgt opvolger." Medgadget. 30 november, 2011. (15 december, 2011) http://medgadget.com/2011/11/world%E2%80%99s-first-artificial-trachea-transplant-patient-gets-successor.html
  • Europees Ruimteagentschap (ESA). "Mars 500." (15 december, 2011) http://www.esa.int/SPECIALS/Mars500/
  • Gallagher, James. "Menselijk 'klonen' maakt embryonale stamcellen." BBC nieuws. 5 oktober 2011. (15 december, 2011) http://www.bbc.co.uk/news/health-15181015
  • Halverson, Niks. "Petri Dish Brain heeft een 'kortetermijngeheugen'." Discovery News. 2 juni 2011. (15 december, 2011) http://news.discovery.com/tech/petri-dish-brain-has-short-term-memory-110602.html
  • Holm, Karel. "Wetenschappers teleporteren licht." Ontdekkingsnieuws. 18 april 2011. (15 december, 2011) http://news.discovery.com/tech/teleport-light-experiment-110418.html
  • "In het heelal met Stephen Hawking." Discovery Channel. (15 december, 2011) http://dsc.discovery.com/tv/stephen-hawking/
  • johnson, Michele en Trent J. Perrotto. "NASA's Kepler bevestigt zijn eerste planeet in de bewoonbare zone van een zonachtige ster." Nasa. 5 december 2011. (15 december, 2011) http://www.nasa.gov/centers/ames/news/releases/2011/11-99AR.html
  • Knox, Richard. "Kankerpatiënt krijgt eerste volledig kunstmatige luchtpijp." NPR. 20 juli 2011. (15 december, 2011) http://www.npr.org/blogs/health/2011/07/20/137701848/cancer-patient-gets-first-toally-artificial-windpipe
  • Afvinken, John. "Computer wint op 'Jeopardy!':Triviaal, Dat is het niet." The New York Times. 16 februari 2011. (15 december, 2011) http://www.nytimes.com/2011/02/17/science/17jeopardy-watson.html?pagewanted=all
  • Mulroy, Jacobus. "Mars500-bemanning 'landt' na een gesimuleerde missie van 520 dagen naar Mars." Computer wereld. 4 november 2011. (15 december, 2011) http://www.pcworld.com/article/243244/mars500_crew_lands_after_520day_simulated_mission_to_mars.html
  • Palmer, Jason. "Sneller-dan-licht neutrino-resultaat opgevraagd." BBC nieuws. 21 november 2011. (15 december, 2011) http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-15830844
  • Polo, Suzan. "Uw voorgeschreven dosis Neil DeGrasse Tyson." 1 mei, 2010. (15 december, 2011) http://www.geekosystem.com/neil-degrasse-tyson-hostile-aliens/
  • Reuters. "Geregistreerde deeltjes bewegen sneller dan het licht - CERN." 22 september 2011. (15 december, 2011) http://www.reuters.com/article/2011/09/22/science-light-idUSL5E7KM3UU20110922

Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Maakt Koud U Slaperig?
  2. Fenotype: definitie, types, voorbeelden
  3. 10 dingen die linkshandigen beter doen
  4. Waarvoor gebruikt het lichaam nucleïnezuren?
  5. Welke soorten moleculen katalyseren RNA-splitsing?
  6. Hoe vangen cellen energie die vrijkomt door cellulaire ademhaling?
  7. Hoe virussen de manier veranderen waarop we naar evolutie kijken
  8. S-fase: wat gebeurt er tijdens deze subfase van de celcyclus?
  9. Wat is ongelijk verdeeld in de vrouwelijke cytokinese?

Wetenschap