Lecimy z drugim odcinkiem Komunikwantów, czyli szybkiego przeglądu najciekawszych naukowych wiadomości z ostatniego miesiąca. Dzisiaj powiemy sobie m.in. o kolejnych obietnicach powrotu na Marsa, najdokładniejszym zegarze świata, tegorocznych Noblach, a także (znowu) o falach grawitacyjnych.

Nobel w dziedzinie fizyki w roku 2017 powędrował do Weissa, Barisha i Thorne’a

Abso­lut­nym tematem numer jeden pozo­staje oczy­wi­ście rozdanie tego­rocz­nych nagród Nobla. W naj­bar­dziej inte­re­su­ją­cej nas dzie­dzi­nie, pre­sti­żowe wyróż­nie­nie powę­dro­wało do fizyków sto­ją­cych za pio­nier­ską detekcją fal gra­wi­ta­cyj­nych, jaka nastą­piła we wrześniu 2015 roku. Komisja nie miała łatwego zadania, bowiem na sukces eks­pe­ry­men­tów LIGO/Virgo pra­co­wało bez wytchnie­nia grubo ponad tysiąc pra­cow­ni­ków nauko­wych, a także dzie­siątki teo­re­ty­ków pocho­dzą­cych z całego globu. Osta­tecz­nie uho­no­ro­wano Rainera Weissa z MIT, Kipa Thorne’a z Caltechu oraz dyrek­tora kom­pleksu LIGO, Barry’ego Barisha. W ramach cie­ka­wostki dodam, że rodzice Barisha byli żydow­skimi emi­gran­tami z II Rzecz­po­spo­li­tej, a on sam stu­dio­wał rów­no­le­gle fizykę i… prawo. Należy wspo­mnieć również nazwisko Ronalda Drevera, pierw­szego zarządcy inter­fe­ro­me­trów LIGO, który nie doczekał wielkiej chwili, umie­ra­jąc w marcu tego roku. Więcej na temat Nobla z fizyki możesz poczytać w moim oko­licz­no­ścio­wym tekście.

A co z pozo­sta­łymi nauko­wymi wyróż­nie­niami? Che­micz­nego Nobla otrzy­mali Jacques Dubochet, Joachim Frank i Richard Hen­der­son, za opra­co­wa­nie mikro­sko­pii krio­elek­tro­no­wej wysokiej roz­dziel­czo­ści do usta­la­nia struk­tury bio­czą­ste­czek w roz­two­rze. Mówiąc po ludzku, ich wysiłki pomogły w znacznie dokład­niej­szym pod­glą­da­niu maleń­kich struktur, zwłasz­cza białek, w ich śro­do­wi­sku natu­ral­nym. Z kolei w dzie­dzi­nie medycyny i fizjo­lo­gii Nobel powę­dro­wał do Jeffreya Halla, Michaela Rosbasha i Michaela Younga, którym udało się zgłębić mecha­ni­zmy mole­ku­larne kon­tro­lu­jące rytm dobowy, czy ładniej ujmując, tajniki zegara bio­lo­gicz­nego.

Eksperyment BASE upewnił nas, że protony i antyprotony są swoimi lustrzanymi odbiciami

BASE, czyli Baryon Anti­ba­ryon Symmetry Expe­ri­ment, to kolejna próba wyja­śnie­nia jednej z poważ­niej­szych sekretów współ­cze­snej kosmo­lo­gii. W pierw­szej sekun­dzie po wielkim wybuchu, gdy wszech­świat był nie­wielki, gęsty i roz­grzany do tem­pe­ra­tury ponad biliona Kelvinów, docho­dziło do spon­ta­nicz­nej kreacji materii. Sęk w tym, że zasada zacho­wa­nia ładunku wymaga, aby z pro­mie­nio­wa­nia wyła­niały się zawsze pary cząstka-anty­cząstka, o prze­ciw­staw­nym ładunku elek­trycz­nym. Jeśli nie­mow­lęcy wszech­świat wypeł­niony był ogrom­nymi zasobami elek­tro­nów i pozy­to­nów czy kwarków i anty­kwar­ków, to powinno dojść do wielkiej batalii zakoń­czo­nej remisem i wzajemną ani­hi­la­cją wszyst­kich drobin. Wtedy jednak nie czy­tał­byś tego tekstu, gdyż cała materia uległaby uni­ce­stwie­niu, a kosmos wypeł­nia­łoby co najwyżej smętne pro­mie­nio­wa­nie.

Pro­wa­dzone w CERN doświad­cze­nie ma na celu odna­le­zie­nie czynnika zabu­rza­ją­cego symetrię między pro­to­nami i anty­pro­to­nami, co pozwo­li­łoby ustalić dlaczego materia wygrała bitwę, a my mogliśmy zaist­nieć. Niestety, na razie BASE nie zbliżył nas do roz­su­pła­nia tej zagadki. Kolejne rundy badań ekipy pod prze­wod­nic­twem Chri­stiana Smorry ze stycznia i z paź­dzier­nika, dowiodły, że momenty magne­tyczne protonu i anty­pro­tonu wykazują zgodność do dzie­wię­ciu miejsc po prze­cinku. Ale bez obaw, temat dopiero się rozkręca i możemy spo­dzie­wać się kolej­nych prób.

Dokonano kolejnej detekcji fal grawitacyjnych, ale pierwszy raz zobaczono jej źródło

Wiem, że co nie­któ­rych mogą już odczuwać znużenie kolej­nymi infor­ma­cjami o LIGO/Virgo i falach gra­wi­ta­cyj­nych, więc wybacz­cie, ale tej wieści nie wypada mi pominąć. W połowie tego miesiąca ogło­szono czwartą już detekcję fal gra­wi­ta­cyj­nych, szcze­gólną z co najmniej dwóch powodów. Po pierwsze, poprzed­nie trzy badania pozwo­liły na uchwy­ce­nie zaburzeń cza­so­prze­strzeni, będących echem odle­głych kolizji czarnych dziur, nato­miast zda­rze­nie GW170817 doty­czyło pary gwiazd neu­tro­no­wych o masach 1,6 oraz 1,1 masy Słońca. Po drugie i jeszcze waż­niej­sze, po raz pierwszy nie tylko złapano sygnał gra­wi­ta­cyjny, ale rów­no­cze­śnie dokonano optycz­nej obser­wa­cji badanego zjawiska. Oznacza to tyle, że w czasie gdy inter­fe­ro­me­try zare­ago­wały na kolizję odda­lo­nych o 130 mln lat świetl­nych gwiazd neu­tro­no­wych, Euro­pej­skie Obser­wa­to­rium Połu­dniowe i inne tele­skopy dostrze­gły potężny błysk światła docho­dzący z tego sektora nie­bo­skłonu. Jeśli więc ktoś jeszcze miał wąt­pli­wo­ści czy LIGO rze­czy­wi­ście ana­li­zuje sygnały od praw­dzi­wych zdarzeń, może się ich teraz spo­koj­nie wyzbyć.

Znaleziono obszar mózgu, odpowiadający za motywację do zmiany schematycznego zachowania

Naukowcy z Uni­wer­sy­tetu Pen­syl­wa­nii są prze­ko­nani, że ziden­ty­fi­ko­wali tę część mózgu, która odpo­wiada za prze­pro­wa­dza­nie nie­ty­po­wych, odbie­ga­ją­cych od rutyny zachowań. W pewnym sensie możemy więc mówić o odna­le­zie­niu sektora pozwa­la­ją­cego za dzia­ła­nia kre­atywne. Badanie polegało na moni­to­ro­wa­niu stanu neuronów u makaków (takie nieduże, azja­tyc­kie małpy), zmu­szo­nych do poszu­ki­wań nowych źródeł poży­wie­nia. Po jego wyczer­pa­niu, znów musiały zmieniać przy­zwy­cza­je­nie i sposób prze­trwa­nia. Uczeni zauwa­żyli, że w decy­du­ją­cych momen­tach szcze­gól­nie aktywna stawała się tylna część zakrętu obręczy, będąca ele­men­tem kory lim­bicz­nej. Ciekawe, czy ana­lo­gicz­nie reagują ludzkie neurony podczas wycho­dze­nia ze “strefy komfortu”.

Najdokładniejszy zegar świata oparto o atom strontu. Gubi jedną sekundę na 4,5 miliarda lat

Dotych­czas naj­więk­sza precyzja w mie­rze­niu czasu, przy­pi­sy­wana była zegarom atomowym opartym o czę­sto­tli­wość zmiany stanu atomu cezu-133. Tego typu kon­struk­cje towa­rzy­szą nam od grubo ponad pół wieku i zapew­niają godną szacunku dokład­ność, gubiąc sekundę raz na 130–300 milionów lat. Ekipa z Uni­wer­sy­tetu w Colorado,  stwier­dziła, że wynik ten można jeszcze znacznie poprawić, stosując w miejsce cezu stront. Podczas gdy atom tego pierw­szego zmienia stan 9 miliar­dów razy na sekundę, stront okazuje się sto tysięcy razy żwawszy. Efekt? Zegar stron­towy gubi jedną sekundę na 4,5 miliarda lat, a zatem mniej więcej okres równie długi co ist­nie­nie naszej planety. Odpo­wia­da­jący za projekt Jun Ye prze­ko­nuje, że w przy­szło­ści precyzja ta ulegnie jeszcze więk­szemu wyśru­bo­wa­niu.

Wszyscy wiedzieli, ale znów potwierdzono: alkohol zawsze szkodzi ciąży!

Marvin Diaz ze współ­pra­cow­ni­kami z Uni­wer­sy­tetu w Bin­gham­ton posta­no­wił, że tak na wszelki wypadek, raz jeszcze sprawdzi jaka dawka alkoholu jest w stanie zaszko­dzić zdrowiu płodu. W tym celu wysta­wiał ciężarne szczury na dzia­ła­nie oparów etanolu. Eks­po­zy­cja trwała łącznie 6 godzin – na całą 21-dniową ciążę – a stężenie alkoholu we krwi badano poprzez pobie­ra­nie krwi ogonowej. Dalsza część eks­pe­ry­mentu polegała na obser­wa­cji młodych. Jak prze­ko­nują uczeni, szczury te we wszel­kich testach oka­zy­wały się bardziej nerwowe i lękliwe od innych, a po okresie doj­rze­wa­nia stawały się nie­na­tu­ral­nie bierne. Diaz twierdzi, że to dość wyraźne efekty, jak na rela­tyw­nie nie­wielki kontakt matki z alko­ho­lem. Wniosek? Jeśli droga Kwan­to­wiczko zna­la­złaś się przy nadziei, nie eks­pe­ry­men­tuj nawet z jedną lampką szampana.

Mars posiada resztki pola magnetycznego

Ziemia pozo­staje wyjąt­kową szczę­ściarą, posia­da­jąc uży­teczne i silne pole magne­tyczne, sta­no­wiące nie­oce­nioną zaporę dla pro­mie­nio­wa­nia kosmicz­nego i wiatru sło­necz­nego. To cecha wyjąt­kowa, gdyż wśród ska­li­stych światów naszego Układu, Merkury posiada bardzo wybra­ko­waną magne­tos­ferę, zaś Wenus i Mars wydawały się cał­ko­wi­cie postra­dać swoje płaszcze ochronne. Jednak wystrze­lona w 2013 roku sonda MAVEN, trafiła na ślady resztek pola magne­tycz­nego Czer­wo­nej Planety. To kore­spon­duje z podej­rze­niami, że jakieś 4 miliardy lat temu nasz sąsiad był dość podobny do Ziemi, posia­da­jąc gęstszą atmos­ferę, ocean oraz dzia­ła­jącą tarczę magne­tyczną. Utrata tego ostat­niego elementu zaini­cjo­wała kata­stro­falny efekt domino, skut­ku­jący kom­plet­nym wyja­ło­wie­niem planety. Sonda MAVEN odkryła coś w rodzaju magne­tycz­nego ogona, cią­gną­cego się bez­wied­nie za czer­wo­nym globem. Niestety licha namiastka pola magne­tycz­nego nie stanowi żadnej prze­szkody dla nisz­czą­cego pro­mie­nio­wa­nia i nie ułatwi życia przy­szłym wysłan­ni­kom na Marsa.

Pierścienie mogą posiadać nie tylko gazowe olbrzymy, ale też planeta karłowata

Piękne pier­ście­nie złożone z pyłu i okruchów skalnych słusznie koja­rzone są z naj­więk­szymi pla­ne­tami Układu Sło­necz­nego. Poza zja­wi­sko­wym Saturnem, podobne choć nie aż tak wido­wi­skowe struk­tury, okalają również Jowisza, Neptuna oraz Urana. Praca opu­bli­ko­wana w Nature, dzięki wspólnym wysiłkom dzie­się­ciu obser­wa­to­riów, dowodzi, że swoim własnym pier­ście­niem może pochwa­lić się również Haumea. Nie ma nic dziwnego, jeśli dotąd niewiele sły­sza­łeś o tym odległym globie, bowiem został on odkryty niecałe pięt­na­ście lat temu i nadal czeka na bliższe poznanie. Na razie wiemy na pewno, że Haumea należy do planet kar­ło­wa­tych, ucieka od Słońca na większą odle­głość niż Pluton i jest odeń o 1/3 mniejsza, posiada co najmniej dwa księżyce, no i skromny pier­ścień.

Wiceprezydent USA obiecuje wyprawę na Marsa

Nie lubię tego typu newsów, bo podob­nych dekla­ra­cji poli­ty­ków sły­sze­li­śmy już dzie­siątki. Tym razem wice­pre­zy­dent i prze­wod­ni­czący senatu USA Mike Pence obiecał, że na powierzchni Czer­wo­nej Planety, pierwszy stopę postawi Ame­ry­ka­nin. Co więcej, Pence stwier­dził, iż NASA najpierw powróci na Księżyc, a sam projekt ma na celu coś więcej niż tylko wbicie flagi. Jak łatwo się domyśleć, polityk Partii Repu­bli­kań­skiej nie pokusił się o podanie żadnej daty ani sumy. Wła­ści­wie jedyny fakt upraw­do­po­dob­nia­jący plany Waszyng­tonu, to zbież­ność celów z Elonem Muskiem. Trudno wyobra­zić sobie sytuację, w której NASA i SpaceX podej­mują rywa­li­za­cję i osobne próby podboju Układu Sło­necz­nego. Należy raczej ocze­ki­wać formy part­ner­stwa publiczno-pry­wat­nego i połą­cze­nia sił w być może naj­kosz­tow­niej­szym przed­się­wzię­ciu tego stulecia.

Astronomom brakowało 1/3 widzialnej materii wszechświata, ale chyba ją znaleźli

Bardzo ważna wia­do­mość ze świata astro­no­mii, która przeszła bez należ­nego echa. W cieniu medial­nego tematu ciemnej materii, uczeni dwoili się i troili aby upo­rząd­ko­wać wiedzę na temat kla­sycz­nej i zada­wa­łoby się, dobrze znanej materii bario­no­wej, budu­ją­cej m.in. nasze ciała. Choć wielu amatorów nie zdaje sobie z tego sprawy, zaledwie drobna część wszyst­kich cząstek uwię­ziona jest w gwiaz­dach i galak­ty­kach – więk­szość buduje nie­wia­ry­god­nie wielkie, choć roz­rze­dzone mega­struk­tury. Tak naprawdę pozna­jemy je dopiero od kilku dekad, ale każde tego typu odkrycie oznacza odna­le­zie­nie gigan­tycz­nych zasobów materii, z których obec­no­ści nie zda­wa­li­śmy sobie pojęcia. Tak było i tym razem. Poszu­ki­wa­nia pro­wa­dzone nie­za­leż­nie od siebie przez uczonych z Insty­tutu Astro­fi­zyki Kosmicz­nej w Orsay oraz z Uni­wer­sy­tetu w Edyn­burgu, pozwo­liły na pośred­nie wyśle­dze­nie wielkich pokładów barionów, sta­no­wią­cych 30–50% masy widocz­nych skład­ni­ków wszech­świata. Więcej na temat tego osią­gnię­cia oraz innych kosmicz­nych mega­struk­tur, pisałem niedawno w tym artykule.

Do zoba­cze­nia w przy­szłym miesiącu!

  • rockn­roll

    Witam. Mam takie głupie pytanie odnośnie tych pre­cy­zyj­nych zegarów doświad­czal­nych: Czy zamiast stosować atom cezu, nie dałoby rady użyć zwykłego pro­ce­sora o czę­sto­tli­wo­ści 9-GHz?

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

    • Adam

      A w jaki sposób zapew­nił­byś dokład­ność tak­to­wa­nia tego pro­ce­sora, tak aby te 9GHz to było właśnie dokładne 9GHz, a nie na przykład 9,01Ghz? To właśnie stwo­rze­nie ultra dokład­nego źródła tak­tu­ją­cego (nieważne czy pro­ce­sora czy zegara) jest w tym wszyst­kim pro­ble­mem.

      Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • rockn­roll

        Czaję. Dzięki za odpo­wiedź!

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

      • kwantol

        A z czy porów­nano dokład­ność tego nowego? Z jaką jed­nostką? Z drugim zegarem? A s czym porów­nano dokład­ność drugiego? Czy czasem nie z pierw­szym?

        Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • Patryk Jan­kow­ski

    Tra­dy­cyj­nie bardzo dziękuję za wpis! Btw. Czy sły­sza­łeś o książce pt. “Bóg i nowa fizyka?” Paula Davies’a? Pozdra­wiam ser­decz­nie!

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0

  • arthy

    O naj­waż­niej­szych rzeczach pisałeś obszer­niej, a tu świetne pod­su­mo­wa­nie. Tak trzymać!

    Dobrze gada? Dobre 0 Słabe 0