От бозона Хиггса и редактора генов до новоиспеченных планет и пересмотра эволюции человека. Корреспондент.net подводит итоги в преддверии начала нового десятилетия.
Бозон Хиггса
4 июля 2012 года, в итоге исследований на Большом адронном коллайдере, был обнаружен бозон Хиггса — элементарная частица, квант поля Хиггса, с нуждой возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц. Бозон был предсказан в 1964 году.
Открытие бозона Хиггса завершило Типовую модель физики. Он объясняет, каким образом элементарные частицы (шесть кварков и шесть лептонов) получают свою массу в процессе постепенного остывания Вселенной. Это открытие находят величайшим.
Масса показывает, сколько вещества содержит любой объект — частица, молекула или целый организм. При отсутствии массы все элементарные крупицы, формирующие атомы, двигались бы со световой скоростью и не были бы способны сформировать материю во Вселенной.
Теория всего. Зачем науке новоиспеченный огромный коллайдер
В соответствии с теорией Хиггса, Вселенную пронизывает некое поле, которое и позволяет частицам обрести массу. Намечается, что взаимодействие с появляющимися в этом поле бозонами Хиггса и наделяет двигающиеся элементы массой.
Доктор Фредерик Бордри, директор CERN по ускорителям и технологиям сообщает: «Когда меня спрашивают, что даст людям бозон Хиггса, я отвечаю: «бозонику». Что это такое, я не знаю. Но вспомните, что когда в 1897 году Томсон отворил электрон, он тоже не знал, что такое электроника. Но представить современный мир без нее невозможно».
Открытие гравитационных волн Эйнштейна
В 2015 году ученые подтвердили существование гравитационных валов, предсказанные Общей теорией относительности, разработанной ученым Альбертом Эйнштейном 100 лет назад.
До регистрации гравитационных валов о поведении гравитации ученые знали только на примере небесной механики, взаимодействия небесных тел. Но было понятно, что гравитационное поле имеет валы и пространство-время может деформироваться подобным образом.
Отсутствие регистрации гравитационных волн было белым пятном в нынешней физике. Это фундаментальное открытисе стало еще одни кирпичеком в основании современной физической теории.
После дальнейшего развития технологий можно будет сообщать о гравитационной астрономии — о том, чтобы наблюдать следы наиболее высокоэнергичных событий во Вселенной.
Гравитационные волный «поймала» интернациональная коллаборация LIGO. Доктор Райнер Вайсс, доктор Кип Торн и доктор Барри Бэриш с коллегами работали над своим проектом на протяжении нескольких десятилетий.
В 2017 году они получили за свое открытие Нобелевскую премию. Но к нему причастны тысячи человек, трудящиеся на пяти континентах.
Около миллиарда лет тому назад на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли две черные прорехи массой 36 и 29 масс Солнца кружили одна вокруг другой, постепенно сближаясь под воздействием обоюдного тяготения, пока не столкнулись и не слились воедино.
В результате такого столкновения произошел колоссальный выброс энергии — за части секунды примерно три солнечные массы превратились в гравитационные волны, максимальная мощность излучения которых была образцово в 50 раз больше, чем от всей видимой Вселенной.
Сближение, столкновение и слияние двух черных дыр привело в беспорядок опоясывающий пространственно-временной континуум и отправило во всех направлениях со скоростью света мощные гравитационные волны.
К тому моменту, когда эти валы достигли нашей Земли (а было это утром 14 сентября 2015 года), некогда мощный рев космических масштабов обратился в едва различимое шепот.
Гравитационные волны можно послушать:
Пересмотр эволюции человека
За последнее десятилетие ученые отворили несколько видов предков современного человека, а также расшири представлении о их жизни.
Например, между 335 тысячами и 236 тысячами лет назад наши деды сосуществовали с похожими на них древними людьми, которых назвали Homo naledi.
Также удалось узнать, что в ДНК современного человеке, кроме генов неплохо изученных неандертальцев, есть следы генома денисовцев, который жили около 70 тысяч лет назад. Они изучены немного, поскольку от них осталось всего несколько костей.
В 2019 году на филиппинском острове Лусон найдены останки как минимум трех вымерших людей незнакомого вида. Они получили название Homo luzonensis. Это вид жил более 50 тысяч лет назад и объединял в себе как прогрессивные черты нынешнего человека, так и древние, типичные для австралопитеков.
Своим малым размером и первобытностью они поразительно напоминают скелет представителей человека флоресского (Homo floresiensis) c индонезийского острова Флорес, получивших свое частное название хоббиты в честь персонажей авторства Джона Толкина.
Потенциально обитаемые планеты
В 2009 году была запущена миссия NASA по розыску экзопланет, то есть, подобных Земле. Космическая обсерватория Kepler — это орбитальный телескоп со сверхчувствительным фотометром, который за заключительные десять лет открыл 70 процентов всех 3750 планет, обнаруженных за пределами Солнечной системы.
Статистика, организованная на основании данных Kepler показала, что каждая пятая солнцеподобная звезда имеет вокруг себя землеподобные планеты, причем находящиеся в так именуемой зоне обитаемости.
23 июля 2015 года NASA созвала историческую пресс-конференцию, на которой ученые сообщили, что Kepler нашел новоиспеченную Землю — экзопланету, по размеру сравнимую с нашей планетой, в «обитаемой зоне» системы, похожей на Солнечную. И на ней должна быть некрепкая вода. Подробно в материале Земля 2.0: итоги миссии Kepler.
В этом году другой телескоп — Hubble — отворил воду в атмосфере планеты, которая находится в «обитаемой зоне» своей звезды. Далекая планета K2-18b в созвездии Льва на сегодняшний день является наиболее пригодной для существования планетой за пределами Солнечной системы из известных.
Расшифровка ДНК и редактирование генома
В 2010-х ученые значительно продвинулись в развитии технологий труды с ДНК. Так, был поллностью расшифрован геном Homo sapiens. Также изучены гены нескольких тысяч останков древних людей.
Также была отворён CRISPR/Cas9 — новая технология редактирования геномов высших организмов, базирующаяся на иммунной системе бактерий.
В основе этой системы — особые участки бактериальной ДНК, куцые палиндромные кластерные повторы, или CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats).
Между идентичными повторами располагаются выделяющиеся друг от друга фрагменты ДНК — спейсеры, многие из которых соответствуют участкам геномов вирусов, паразитирующих на данной бактерии.
При попадании вируса в бактериальную клетку он обнаруживается с поддержкой специализированных Cas-белков, связанных с CRISPR РНК. Если фрагмент вируса «записан» в спейсере CRISPR РНК, Cas-белки разрезают вирусную ДНК и уничтожают ее, отстаивая клетку от инфекции.
В начале 2013 года несколько групп ученых показали, что системы CRISPR/Cas могут трудиться не только в клетках бактерий, но и в клетках высших организмов, а значит, CRISPR/Cas-системы дают возможность исправлять неверные последовательности генов и таким образом лечить наследственные заболевания человека.
В пошлом году весь научный мир был повергунт в шок заявлением китайского ученого о рождении двух генетически модифицированных детей, чья ДНК была отредактировано с поддержкой Cas9.
Ученый назвал рождение двух здоровых детей с измененными генами «историческим прорывом Китая в профилактике заболеваний». Однако научный мир не поделил его энтузиазма и осудил исследователя. Подробно в материале Дети с отредактированной ДНК.
Первая фотография черной дыры
В 2019 году астрономам удалось сделать первые ровные фотографии черной дыры. Это знаменательное событие подтверждает Общую теорию относительности Альберта Эйнштейна, предсказывающую существование таких объектов.
Первой черноволосой дырой, который увидело человечество стал сверхмассивный коллапсар в далекой галактике Messier 87, находящейся в скоплении Девы. Размеры объекта на снимки превышают всю Солнечную систему.
eventhorizontelescope.org
Примечательным этой событие также сделало и то, что алгоритм, который помог сделать снимки, был разработан молодой программисткой Кэти Бауман. Это событие широко обсуждалось в медиа, поскольку женщин притесняют в подобный патриархальной сфере как наука.
Древнее искусство оказалось еще древнее
В 2018 году рисунок в пещере на острове Борнео показал, что люд занимались искусством 52 тысчи лет назад, сместив этот временной промежуток на 13 тысяч лет назад.
Запоздалее находка 2018 года в Южной Африке отодвинула границу еще дальше в прошлое — самому древнему рисунку человека 73 тысячи лет.
Однако также популярно, что и неандертальцы, как минимум, еще 115 тысяч лет назад делали украшения из ракушек и также разрисовывали свои пещеры.
Wikimedia
Вояджеры вышли за пределы Солнечной системы
Самая длительная научная миссия в истории стартовала немало в 1977 году. Аппараты-близнецы весят 723 килограмма каждый.
В 2012 году Вояджер-1, а в 2018 году Вояджер-2 сделались первыми рукотворными объектами, покинувшими пределы Солнечной системы.
Осенью этого года Вояджер-2 прислал на Землю первые эти из межзвездного пространства, которые рассказали об особенностях границы нашей звездной системы. Подробно в материале Что Вояджеры разузнали за пределами Солнечной системы.
Первые межзвездные гости
В конце октября 2017 году в Солнечной системе был отворён первый межзвездный объект: сигарообразное тело из камня под названием Оумуамуа, что в переводе с гавайского языка означает «посланный издалека».
В момент обнаружения он уже покидал нашу систему, поэтому не смогли его изучить и приняли за комету, которую наименовали С/2017 U1. Она прибыла в Солнечную систему со стороны звезды Вега, но в итоге оказалась не кометой, а астероидом, но также межзвездным.
Поведение Оумуамуа ученые не смогли установить сразу и астрофизиками выдвигалась теория, что это космический парусник. Об этом объекте подробно в материале Корабль пришельцев.
Но со порой астрономы пришли к выводу, что все его свойства можно объяснить в рамках предположения о том, что это планетезималь, выброшенная из своей системы из-за гравитационного воздействия крупного тела, такого как планета-гигант или родительская звезда около двух миллиардов лет назад, а не искусственно созданный объект.
В августе 2019 года все же была отворена первая межзвезжная комета, которая стала вторым объектом, прилетевшим из другой системы. Она получила название 2I/Borisov, в честь крымского астронома-любителя Геннадия Борисова, какой первым ее наблюдал.
Комета Борисова / NASA
Сейчас увидеть 2I/Borisov можно с помощью любительского телескопа. Совершенно недавно она прошла на своем минимальном расстоянии от Земли — 289,8 миллионов километров — и начала покидать Солнечную систему.
В отличие от Оумуамуа, комету 2I/Borisov видать хорошо и учеными она воспринимается как «посылка» из далеких миров, в которых человек никогда не сможет побывать.
Новые планеты Солнечной системы
В 2015 году межпланетная станция New Horizons прислала первые ближние фотографии Плутона. Оказалось, что на его поверхности есть область, напоминающая валентинку. Аппарат сделал и множество других находок, детально о них — Десять самых неожиданных открытий на Плутоне.
Через три года за Плутоном нашли новую карликовую планету, какую неофициально прозвали Гоблин. Ученые отмечают, что Гоблин и другие подобные объекты на окраинах Солнечной системы повергнут к Планете X, только существование которой может объяснить их орбиты.
Среди таких объектов — самое далекое тело в Солнечной системе — 2018 VG18, какое получило прозвище Farout (Далекий) и расположен в три раза дальше, чем Плутон. Ему нужно около тысячи лет, чтобы сделать одинешенек оборт вокруг Солнца. Розоватый объект также открыли в 2018 году.
Динозавры с перьями
В 2010 году сделали целую реконструкцию цвета динозавра, использовав для этого найденные в окаменелостях пигменты. В это десятилетие также стало известно, что многие динозавры имели перья и пух. Отыщи также вид с крыльями как у летучей мыши и вид, который является одной из первых птиц.
Органика на других планетах
Европейский зонд Rosetta, севший на комете Comet 67P Чурюмова-Герасименко, обнаружил там молекулы, которые являются основой живых организмов Земли.
Похожую находку сделал зонд NASA Cassini, заметив в озерах Энцелада — спутника Сатурна большие органические молекулы. Энцелад считается самым вероятным местом для зарождения существования в нашей системе после Земли.
Марсоход Curiosity нашел на Марсе органику и следы жидкой воды.
Новинки от Корреспондент.net в Telegram. Подписывайтесь на наш канал https://t.me/korrespondentnet
