Střed vědeckého  jeviště v roce 2012 ovládl Higgsův boson Od Americké společnosti pro pokroky ve vědách American Association for the Advancement of Science AAAS přichází vítěz a mnoho dalších pozoruhodných soutěžících ve vědě letošního roku. Žádná zmínka o klimatu či AGW. Jeden z možných způsobů, jak mohl být ve Velkém hadronovém collideru vytvořen Higgsův boson. Podobné obrázky jsou na: atlas.web.cern.ch (Photo credit: Wikipedia)


Vědecký průlom roku: Objev Higgsova bosonu

Dlouho hledaná částice fyzikům završuje standardní model částicové fyziky

Pozorování prchavé sub-atomární částice známé jako Higgsův boson oslavil žurnál Science jako nejdůležitější vědecký objev roku 2012. Tato částice, o níž se objevila hypotéza poprvé před více než 40 lety, znamená klíč k vysvětlení, jak další elementární částice (ty které nesestávají s ještě menších částic) jako jsou elektrony a kvarky získávají hmotnost.

Navíc kromě uznání detekce této částice jako Průlomu roku 2012 Science a jeho mezinárodní neziskový vydavatel AAAS identifikovali devět dalších průlomových vědeckých úspěchů uplynulého roku a sestavili je do seznamu vrcholných deseti, který se objeví ve vydání z 21. prosince.

Výzkumníci odhalili důkaz o Higgsově bosonu 4. července, čímž na své místo zapadl poslední chybějící kousek fyzikální skládačky zvané standardní model částicové fyziky. Tato teorie vysvětluje, jak částice interagují prostřednictvím elektromagnetických sil, slabé jaderné síly a silné jaderné síly, aby z nich sestávala hmota vesmíru. Nicméně až do letoška nemohli výzkumníci vysvětlit, jak do toho zapojené elementární částice získávají svou hmotnost.

„Jednoduché přidělování hmot částicím způsobí, že se tato teorie matematicky zvrhne,“ vysvětlil zpravodajský dopisovatel Science Adrian Cho, který napsal o tomto objevu pro žurnál Průlom roku charakteristiku. „Hmotnost se tedy musí nějak vynořit z interakcí jinak nehmotných částic samotných. A do tohohle vstupuje Higgsův boson.“

Jak vysvětluje Cho, fyzikové předpokládají, že prostor je vyplněn „Higgsovým polem“, které je podobné jako elektrické pole. Částice interagují s Higgsovým polem, aby získaly energii a – díky Einsteinově proslulé ekvivalenci hmoty a energie – i hmotnost. „Zrovna tak, jako elektrické pole sestává z částic zvaných fotony, sestává Higgsovo pole z Higgsových bosonů vetkaných do vakua,“ vysvětluje. „Fyzikové je teď vyrazili z vakua do chvilkové existence.“

Ale pohled na Higgsův boson nepřijde snadno – ani levně. Tisíce výzkumníků pracujících s rozbíječem atomů za 5,5 miliardy dolarů v laboratoři částicové fyziky ve Švýcarsku u Ženevy zvané CERN použily monstrózní detektory částice známé jako ATLAS a CMS, a těmi ten dlouho hledaný boson vystopovali.

Není jasné, kam tento objev zavede částicovou fyziku v budoucnu, ale jeho důležitost pro fyzikální komunitu byla nepopiratelná, proto Science nazval detekci Higgsova bosonu Průlomem roku 2012. Speciální číslo tohoto žurnálu z 21. prosince obsahuje tři články napsané výzkumníky z CERN, které pomůžou vysvětlit, jak bylo tohoto průlomu dosaženo.

Science uvádí i devět následujících dalších pionýrských vědeckých úspěchů roku 2012.

Genom Denisovan: Nové techniky, které naváží speciální molekuly na jediný pramínek DNA výzkumníkům umožnily provést úplnou sekvenci geonomu Denisovan z pouhého jediného úlomku pradávné kosi malíčku. Sekvence geonomu výzkumníkům umožnila srovnat Denisovany – archaické pralidi blízce příbuzné neandrtálcům – s moderními lidmi. Rovněž to odhalilo, že kost prstu patřila dívce s hnědýma očima, hnědými vlasy a hnědou kůží, která na Sibiři zemřela před 74 000 až 82 000 lety.

Vytváření vajíček z kmenových buněk: Japonští výzkumníci ukázali, že kmenové buňky embrya myši lze přimět k tomu, aby se z nich staly buňky životaschopného vajíčka. Prověřili si, že to vyšlo, když ty buňky v laboratoři oplodnili spermiemi a ty se vyvinuly do myšátek, které porodily náhradní matky. Tato metoda vyžaduje myší samici jako hostitelku pro po nějakou dobu se vyvíjející vajíčka v jejím těle, takže se nehodí pro konečný cíl vědců: udělat buňky vajíček čistě jen v laboratoři. Poskytuje ale mocný nástroj pro studium genů a dalších faktorů, které ovlivňují plodnost a vývoj buněk vajíček.

Přistávací systém Curiosity: Ač nemohli otestovat přistávací systém svého roveru v podmínkách Marsu, i tak inženýři mise z Jet Propulsion Laboratory  v Pasadeně v Kalifornii patřící NASA bezpečně a přesně umístili rover Curiosity na povrch Marsu. 3,3 tuny přilétnuvšího vozidla bylo příliš těžkých pro tradiční přistání, takže tým si vzal inspiraci od jeřábů a helikoptér, aby vytvořil přistávací systém „nebeský jeřáb“ (sky crane), který zavěsil Curiosity i s nasazenými koly na konce tří kabelů. Bezvadné přistání plánovače z NASA znovu ujistilo, že NASA by jednoho dne mohla přistát s druhou misí u toto prvního roveru, co by naložila vzorky, co ten rover posbíral, a vrátila se s nimi na Zem.

Rentgenový laser poskytne i strukturu proteinů: Výzkumníci použily laser v X-spektru, který svítí miliardkrát jasněji než tradiční synchrotronové zdroje, aby jimi určili strukturu enzymu vyžadovaného parazitem Trypanosoma brucei, co v Africe způsobuje spavou nemoc. Tento pokrok předvedl potenciál X-laserů k rozluštění proteinů, s nimiž si konvenční zdroje X-paprsků neporadí.

Přesné genové inženýrství: Revize a škrtání v DNA vyšších organismů obecně bývala sázka na buď se trefíš, nebo to nevyjde. Ale v roce 2012 výzkumníkům dal nástroj známý jako TALEN, což znamená „transcription activator-like effector nucleases“ schopnost měnit nebo vypínat aktivitu specifických genů u ryb zebřiček, ropuch, dobytka a dalších živočichů – i u buněk pacientů s chorobou. Tato technologie spolu s dalšími, které se objevují, se ukazují být zrovna tak účinné jako zavedené techniky zacílení na geny (ale levnější než ony) a to může výzkumníkům určit specifickou roli těchto genů a jejich mutací jak u zdravých, tak nemocných jedinců.

Majoranovy fermiony: O existenci Majoránových fermionů, částic, které (kromě jiných vlastností) fungují jako svá vlastní antihmota a anihilují se, se debatovalo déle než sedm desetiletí. Letos tým fyziků a chemiků z Holandska poskytl první solidní důkaz, že taková exotická hmota existuje ve formě kvazi-částic: skupin interagujících elektronů, které se chovají jako jednotlivá částice. Tyto objevy už podnítily úsilí zabudovat Majoranovy fermiony do kvantových počítačů, jelikož si vědci myslí, že „qubity“ udělané z těchto záhadných částic by byly při ukládání a zpracování dat efektivnější než bity v současnosti používané v digitálních počítačích.

Projekt ENCODE: Desetiletí dlouhá studie, která letos předložila svoji zprávu ve více než 30 článcích odhalila, že lidský genom je daleko „funkčnější“, než si výzkumníci mysleli. Ač pouze dvě procenta geonomu kódují skutečné proteiny, Encyklopedie DNA prvků čili ENCODE projekt ukazuje, že aktivních je kolem 80 procent geonomu, což pomáhá např. zapínat a vypínat geny. Tyto nové podrobnosti by výzkumníkům měly pomoci pochopit způsoby, jimiž jsou geny řízeny a objasnit některé faktory genetického rizika u nemocí.

Rozhraní mezi mozkem a strojem: Stejný tým, který před tím předvedl, jak lze využít neurálních záznamů z mozku k pohybům kurzorem na obrazovce počítače v roce 2012 ukázal, že ochrnutí lidští pacienti by mohli pohybovat mechanickými pažemi svou myslí a provádět složité pohyby ve třech dimenzích. Tato technologie je ještě experimentální – a mimořádně drahá – ale vědci jsou plni nadějí, že daleko pokročilejší algoritmy by mohly tuto neurální protetiku vylepšit tak, aby pomohla pacientům ochromeným z mrtvic, zranění páteře a v dalších takových stavech.

Míchání úhlů u neutrin: Stovky výzkumníků pracujících v Experimentu neutrinového reaktoru v Daya Bay v Číně ohlásily, že ten poslední neznámý parametr modelu, který popisuje, jak se ty prchavé částice známé jako neutrina přetváří z jednoho typu čili „vůně“ na druhý, když při tom letí téměř rychlostí světla. Výsledky ukazují, že neutrina a anti-neutrina by možná mohla měnit vůně odlišně, a to naznačuje, že neutrinová fyzika by jednoho dne mohla výzkumníkům pomoci vysvětlit, proč vesmír obsahuje tolika hmoty a tak málo antihmoty. Pokud fyzikové neidentifikují nové částice za Higgsovým bosonem, mohla by fyzika neutrin představovat budoucnost částicové fyziky.

###

Science Průlomy roku 2012 spolu s odpovídajícím úvodníkem Bruce Albertse, šéfredaktora Science, a třemi dalšími články o Higgsově bosonu, zaznamenané interview a další multimediální materiály, které budou volně k dispozici až po registraci skončí embargo na sciencemag.org.

American Association for the Advancement of Science (AAAS) je největší světovou obecně vědeckou společností a vydavatelem žurnálu Science stejně jakoScience Translational Medicine a Science Signaling. AAAS byla založena v roce 1848 a patří k ní 261 přidružených společností a akademií věd, slouží 10 milionům lidí. Science je největším placeným periodikem v podobě peer-reviewed obecně vědeckého žurnálu na světě s celkovým odhadovaným čtenářstvem 1 milionu. Nezisková AAAS je neziskovou všem otevřenou organizací a plní svou misi „pokroku ve vědě a službě společnosti“ prostřednictvím iniciativ ve vědecké politice; mezinárodních programů; vědeckého vzdělávání; a dalších. Ohledně zpráv o posledních nejčerstvějších výzkumech se přilogujte na EurekAlert!, webovou stránku o premiérách vědeckých zpráv ze servisu AAAS.

Překlad: Miroslav Pavlíček

Zdroj: wattsupwiththat.com

]]>