Главные научные прорывы года

Подводя итоги уходящего года, нельзя не вспомнить о самых значимых событиях в сфере науки и техники. В этом году снова отличились астрономы и физики, своими открытиями приближающие будущее, которое еще некогда казалось фантастическим и нереальным

Астрофизики все дальше вглядываются в космическое пространство, биологи вовсю осваивают революционную технологию редактирования генома; отличились и инженеры, уже сделавшие реальностью беспилотные самоуправляемые машины. "Интерфакс" делится своим видением самых главных научных и технических прорывов 2016 года.

Гравитационные волны

11 февраля Эйнштейн мог бы торжествующе улыбнуться - ученые впервые объявили о том, что смогли поймать гравитационные волны, о которых говорилось в его теории относительности. На самом деле экспериментальное открытие было совершено еще 14 сентября 2015 года, но как только развеялись все сомнения, миру было объявлено, что детекторы обсерватории LIGO (лазерно-интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория) расположенные в Ливингстоне (Луизиана, США) и Хэнфорде (Вашингтон), зарегистрировали гравитационные волны, источником которых стало слияние двух черных дыр (36 и 29 масс Солнца) около 1,3 млрд лет назад.

Было зафиксировано повышение частоты колебаний со временем - как раз то, что предсказывает Общая теория относительности для сливающихся массивных объектов (чем ближе они подходят друг к другу, тем выше частота вращения и частота испускаемых гравитационных волн).

Анализ полученного сигнала занял около месяца. В отличие от электромагнитных волн, интенсивность гравитационных волн на много порядков меньше, поэтому на их обнаружение ушло много времени.

LIGO - система из двух одинаковых лазерных интерферометров, настроенных для регистрации мельчайших смещений от прохождения гравитационных волн. Детекторы расположены на расстоянии около трех тысяч километров друг от друга, они собраны по Г-схеме, их длина составляет четыре километра.

LIGO приступила к работе еще в 2002 году, но открытие удалось сделать после модернизации, завершившейся летом 2015 года. Тогда чувствительность наблюдений удалось повысить почти на порядок. Ученые после открытия заявили, что астрономия гравитационных волн может стать астрономией XXI века. Более того, она может дать важную информацию о природе гравитации, "черных дырах" и фундаментальной физике.

"Новая" Земля

В конце августа международная группа астрономов заявила об открытии экзопланеты Proxima b у ближайшей к Солнцу звезды — Проксимы Центавра. Планета совершает полный оборот вокруг красного карлика за 11,2 дня и находится в обитаемой зоне звезды, то есть там даже может быть вода. Небесное тело очень похоже на Землю, во всяком случае статистика исследования экзопланет позволяет это предположить.

Минимальная масса Proxima b составляет 1,27 массы Земли, она находится в 20 раз ближе к центральному светилу системы, чем наша планета. Если у Proxima b нет атмосферы (определить это сейчас невозможно), то ее равновесная температура оценивается в –40 градусов по Цельсию (для Земли та же оценка дает порядка –20 градусов).

Новый способ редактирования генома

Китайские ученые в 2016 году сделали смелый шаг в сторону персонализированной биомедицины будущего. 28 октября они впервые в мире провели эксперимент по редактированию генома взрослого человека с помощью технологии CRISPR/Cas9.

 YAY/ТАССВ рамках испытаний пациентам с метастазировавшим немелкоклеточным раком легких, устойчивым к остальным видам лечения, ввели собственные Т-лимфоциты, в которых с помощью технологии CRISPR/Cas9 был удален ген мембранного белка PD-1. Этот белок подавляет клеточный иммунитет и позволяет опухоли инактивировать лимфоциты. В настоящее время для блокирования этого белка применяются препараты на основе антител, однако ответ на них сильно отличается у разных пациентов. Ученые надеются, что эффект от применения CRISPR будет более выраженным и предсказуемым.

Исследователи планируют в ближайшие месяцы получить данные о работоспособности и эффективности методики. Критериями успеха можно будет считать, если метод окажется безопасным, во-вторых, больным не станет хуже, в-третьих, если течение болезни хотя бы замедлится. Результат трудно предсказать: увеличение активности иммунных клеток после редактирования способно стимулировать автоиммунный ответ и привести к серьезным осложнениям.

Испытания по редактированию генома человека с помощью технологии CRISPR/Cas9 планируются также и в США. В июне 2016 года Федеральная комиссия по биологической безопасности и этике США одобрила клинические испытания. Ученые планируют использовать эту технологию для внесения дополнительных изменений в Т-лимфоциты с химерными антигенными рецепторами (CAR). В клетках планируется удалить белок PD-1, а также натуральный рецептор лимфоцитов TCR, наличие которого уменьшает эффективность CAR.

Девятая планета Солнечной системы

 NASA / JPL-Caltech

20 января астрономы Калифорнийского технологического института Майк Браун и Константин Батыгин получили новые доказательства существования "планеты Х" - объекта размером с Нептун за пределами орбиты Плутона, на границе Солнечной системы.

Масса планеты в десять раз превышает массу Земли. В ближайшей точке она подходит к Солнцу на расстояние, в семь раз превышающее радиус орбиты Нептуна, — на 200 астрономических единиц (астрономическая единица равна расстоянию от Солнца до Земли). Дальняя точка орбиты удалена от нашей звезды на 600-1200 астрономических единиц.
Напрямую увидеть планету астрономам не удалось. Все данные о "планете Х" основаны на просчете орбит семи ранее известных транснептуновых объектов, среди которых Седна (открытая тем же Брауном), объекты 2004 VN112, 2013RF98 и другие.

Сами авторы исследования признаются, что до тех пор, пока планету не удастся определить напрямую с помощью телескопов, ее существование будет оставаться гипотезой.

Прорыв в антиматерии

В конце декабря физики возвестили новую эру в постижении антиматерии. Физики международной коллаборации ALPHA впервые пролили свет на антиматерию, измерив атомы антиводорода. Полученный результат стал подтверждением того, что одна из фундаментальных симметрий нашей Вселенной — CPT-симметрия — сохраняется. Эксперимент стал кульминацией более 20 лет работы научного сообщества CERN.

CPT (Charge-Parity-Time) симметрия — одно из фундаментальных свойств современных физических теорий. Это симметрия относительно одновременного изменения заряда, замены "право" на "лево" и обращения времени. Согласно ей частицы и античастицы (позитроны и электроны, протоны и антипротоны) почти не отличаются друг от друга: любой процесс в веществе, отраженный в зеркале и запущенный в обратном порядке будет протекать в точности так же, как и тот же процесс в антивеществе. Соответственно, многие свойства вещества и антивещества также будут совпадать, в особенности, их энергетические спектры.

Напрямую увидеть планету астрономам не удалось. Все данные о "планете Х" основаны на просчете орбит семи ранее известных транснептуновых объектов, среди которых Седна (открытая тем же Брауном), объекты 2004 VN112, 2013RF98 и другие.

Места

Комментарии

Оставить комментарий