La nostra ricerca per capire continua. Guarda altre foto del 2011. Fototeca Storica Nazionale/Getty Images Di nuovo, è tempo di chiudere il libro sulla scienza nel 2011 e decidere esattamente come l'anno che è stato determinante nel tentativo dell'umanità di capire come funziona il cosmo.
Immagina la scienza come una lanterna in uno studio buio pieno di librerie e custodie di curiosità. Con ogni anno che passa, riusciamo a rendere la fiamma un po' più luminosa. Ogni volta, miglioriamo un po' nella catalogazione degli oggetti nello studio, le relazioni tra loro e le dimensioni della stanza stessa. Certo, emergono anche nuovi enigmi:strane ombre sui muri e titoli mal interpretati sui dorsi di tomi polverosi. La scienza non svela mai completamente l'universo che ci avvolge, ma lo spiega un po' meglio ogni anno.
Gli scienziati del 2011 non hanno scoperto la vita su un altro pianeta. Non hanno creato una cura per la morte o creato una macchina capace dell'amore umano. Ma si sono avvicinati un po' di più a ciascuna di queste incredibili realtà. Ecco come.
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Un lavoratore del CERN passa davanti a una rappresentazione dipinta del Large Hadron Collider il 13 dicembre 2011, a Ginevra. Mentre la gente di LHC non ha scoperto l'elusivo bosone di Higgs nel 2011, gli scienziati hanno riferito che la ricerca si stava restringendo. Harold Cunningham/Getty Images Ogni tanto, una nuova scoperta scientifica cambia completamente il modo in cui pensiamo all'universo. Questi momenti riscrivono le regole, come la scoperta di Galileo del 1610 che altri pianeti avevano lune - e, successivamente, che la Terra non era il centro di tutte le orbite. Tali momenti di svolta sono rari, ma faresti meglio a credere che afferrino i titoli dei giornali.
Il 22 settembre, proprio una storia del genere è emersa dall'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN). Un team internazionale di ricercatori dell'esperimento Oscillation Project with Emulsion-Racking Apparatus (OPERA) ha affermato di aver assistito a qualcosa di impossibile:le particelle di neutrino viaggiano più velocemente della velocità della luce.
Il team OPERA ha riferito che i neutrini sfrecciavano lungo 60 nanosecondi più velocemente della velocità della luce (con un margine di errore di 10 nanosecondi), ma è ancora abbastanza per violare la teoria della relatività speciale di Einstein. Se è vero, le loro misurazioni ribaltano il cosiddetto limite di velocità universale e alterano il modo in cui intendiamo la massa e l'energia nell'universo.
Per adesso, però, la fisica moderna è sicura. La giuria scientifica è ancora fuori sui neutrini più veloci della luce mentre altri esperti nel campo della fisica delle particelle si avvicinano, sguardo scettico ai dati e condurre i propri esperimenti indipendenti. Scienziati degli Stati Uniti, Il Giappone e l'Europa prevedono di pubblicare i propri risultati nei prossimi mesi.
Se i risultati di OPERA si rivelano falsi, allora è stato ancora uno dei momenti più memorabili della scienza per il 2011. Se i risultati si rivelassero veri, però, poi rappresenta uno dei più grandi momenti scientifici del secolo scorso.
Il teletrasporto quantistico è il futuro dell'informatica. Colin Anderson/La scelta del fotografo/Getty Images Non eccitarti troppo, perché dovrai comunque andare al lavoro al mattino piuttosto che accumulare in un pratico telepiede, ma nel 2011 ricercatori giapponesi e australiani hanno dimostrato con successo il teletrasporto quantistico sulle onde luminose.
Guidato da ricercatori dell'Università di Tokyo, il team ha preso una pepita di informazioni quantistiche, sotto forma di luce, e lo ha manipolato in un quanto sovrapposizione in modo che esistesse in due stati contemporaneamente. Piace Il gatto di Schrödinger , che è contemporaneamente vivo e morto nel famoso esperimento mentale, la luce sovrapposta esiste in due stati contemporaneamente. Gli scienziati sono stati in grado di sfruttarlo per distruggere la luce in un luogo e ricrearla in un altro.
L'idea in sé non è nuova. Il fisico Charles Bennett e un team di ricercatori dell'IBM hanno confermato la possibilità nel 1993. Esperimenti successivi hanno dimostrato che il teletrasporto quantistico era possibile, ma ora esiste fermamente nel regno della scienza. Poiché la sovrapposizione è alla base del potere dell'informatica quantistica, gli scienziati sperano che la tecnologia porterà a computer quantistici ancora più veloci.
Primo "Rischio!" l'ospite Alex Trebek ha perso i suoi fantastici baffi. Poi una macchina ha distrutto tutti gli umani nel suo spettacolo. Questi sono giorni bui. Frederick M. Brown/Getty Images Gli artificialmente intelligenti tra noi si sono già dimostrati superiori in tutto, dagli scacchi alla semplice ortografia. Allora perché dovrebbe importare che un supercomputer regni durante la riproduzione del programma televisivo "Jeopardy!"?
Certo, è proprio quello che è successo nel 2011. Il supercomputer Watson di IBM ha sconfitto avversari umani in un round di pratica e due partite televisive del popolare quiz show. La macchina ha persino abbattuto il leggendario Ken Jennings, che sembrava anche lui una macchina da curiosità quando ha vinto un record di 74 partite di fila.
Tuttavia, lungi dall'essere una semplice trovata pubblicitaria, la vittoria di Watson è stata una straordinaria esibizione sia dell'intelligenza artificiale che risponde alle domande che di una macchina che naviga in un mondo umano. I computer che rispondono a domande umane formulate casualmente esistono nella fantascienza da secoli, ma la scienza è ingannevolmente complessa. Watson rappresenta uno dei primi veri punti di riferimento tecnologici nel settore, e mentre le sue capacità di rispondere alle domande sono imperfette, puntano a un futuro pieno di interazione verbale robot/umano.
Per quanto riguarda la navigazione nel mondo umano, "Pericolo!" non è certo una vivace strada cittadina, ma è un ambiente umano -- e uno che questo robot è riuscito a padroneggiare perfettamente. Affinché i robot cambino il modo in cui viviamo le nostre vite, devono uscire dai laboratori e dalle fabbriche. Watson ha fatto proprio questo.
Questo diagramma della NASA confronta il nostro sistema solare con Kepler-22, un sistema stellare contenente Kepler-22b. Ames/JPL-Caltech/NASA tramite Getty Images Hai familiarità con Riccioli d'oro e i tre orsi, Giusto? Una ciotola di porridge era troppo calda per essere mangiata, uno era troppo freddo ma una terza ciotola era giusta. Astrobiologi e scienziati planetari hanno una particolare predilezione per questo racconto, come sottolinea il Principio dei riccioli d'oro , che afferma che i pianeti abitabili devono esistere all'interno di una certa orbita per poter sostenere potenzialmente la vita.
Per la maggior parte, La ricerca della NASA di mappare gli esopianeti osservabili si è svolta come le avventure di Goldilock nella casa dei tre orsi. Solo invece di incontrare due ciotole di porridge inaccettabile, La NASA ne ha catalogate centinaia. L'agenzia ha trovato sistemi in cui pianeti simili alla Terra bruciano nel fuoco di un'orbita stretta o vanno alla deriva congelati in un lontano esilio. Se l'acqua liquida non può esistere lì, è un no-go per questa cosa chiamata vita. Alcuni soli sono troppo vecchi e grandi, altri troppo deboli. Gli scienziati hanno persino scoperto pianeti canaglia che vagano come samurai senza padrone attraverso la Via Lattea.
Ma il 2011 è stato l'anno in cui la NASA ha finalmente trovato una ciotola di ragionevole porridge planetario. Il 5 dicembre La NASA ha annunciato che la sua missione Kepler aveva scoperto Kepler-22b, il primo pianeta scoperto nella zona abitabile di una stella simile al nostro sole. A 2,4 volte il raggio della Terra, questo piccolo pianeta extrasolare risiede a 600 anni luce da noi. Il contenuto effettivo di Keppler-22b rimane per il momento un mistero, ma l'esopianeta avvicina la NASA alla ricerca di un altro mondo che sembri casa.
La missione Kepler va a caccia di esopianeti analizzando il calo di luminosità delle stelle quando i pianeti incrociano il loro percorso. Nel 2011, la missione ha portato alla luce anche Kepler-16b, che orbita due stelle, e Keplero-10b, il pianeta più piccolo mai scoperto al di fuori del nostro vicinato solare.
La navetta spaziale Atlantis inizia una scansione del suo sistema di protezione termica dopo essere stata sganciata dalla Stazione Spaziale Internazionale per il suo viaggio di ritorno il 19 luglio. 2011. NASA/Getty Images Quando si tratta della storia dell'esplorazione spaziale, Il 2011 sarà ricordato per sempre come l'anno in cui il programma dello space shuttle della NASA si è concluso dopo tre decenni. Quello che è iniziato il 12 aprile 1981, con il lancio di Columbia, si è conclusa il 21 luglio quando l'Atlantis è atterrato al Kennedy Space Center della Florida.
L'ultima missione dello space shuttle ha suscitato molta nostalgia sia tra gli appassionati dello spazio che tra il pubblico mainstream, ma ha anche sollevato preoccupazioni sul futuro dell'esplorazione spaziale con equipaggio. Tra budget ristretti, La NASA ha annullato i piani per tornare sulla luna e ha annullato il programma Constellation per sviluppare il successore dello space shuttle.
Il sistema di lancio spaziale è in lavorazione, ma non aspettarti di vedere nessun vero veicolo spaziale statunitense con equipaggio almeno fino al 2019 [fonte:Boyle]. Fino ad allora, L'esplorazione umana dello spazio della NASA dovrà dipendere da voli charter dall'Agenzia spaziale federale russa e da compagnie private di volo spaziale come Virgin Galactic.
I membri dell'equipaggio di Mars500 evitano la follia spaziale nella loro "astronave" con pannelli di legno. Qui si preparano a registrare l'attività elettrica del loro cervello. Foto per gentile concessione di ESA/equipaggio Mars500 Ricorda quella volta che hai quasi ucciso tuo fratello, amico o persona cara durante un viaggio in macchina eccezionalmente lungo? Puoi dare la colpa a condizioni anguste, traffico bloccato o irritabilità guidata dalla fame, ma sappiamo tutti cosa stava succedendo:follia spaziale, puro e semplice. L'hai visto nella fantascienza, ed è una vera preoccupazione per i sostenitori dei viaggi spaziali con equipaggio.
Ricorda che lo spazio esterno è grande e che ci vuole un po' di tempo per arrivare da qualche parte con la tecnologia attuale o addirittura del prossimo futuro. Ecco perché l'Agenzia spaziale europea ha caricato sei volontari maschi all'interno di un angusto, finta astronave con pannelli di legno e ha tenuto la porta chiusa per 520 giorni. Il portello si è chiuso il 3 giugno 2010, e non ha aperto fino al 4 novembre, 2011.
Durante quel periodo, i membri dell'equipaggio di Mars500 hanno condotto esperimenti per valutare il loro stato psicologico durante l'isolamento, cibo insipido duraturo e quei pochi servizi che si adattano ai loro 19 anni, Camere da 400 piedi cubi (550 metri cubi).
L'esperimento è stato una pietra miliare nella continua crescita dell'umanità verso una visita con equipaggio al pianeta rosso. I ricercatori hanno esaminato a fondo i membri dell'equipaggio al momento della loro comparsa per valutare esattamente quanto bene i loro corpi e le loro menti abbiano resistito durante l'isolamento.
Oggigiorno l'ingegneria dei tessuti supera di gran lunga questa visione. William Andrew/La scelta del fotografo/Getty Images Immagina un futuro in cui i medici sviluppino parti del corpo sostitutive coltivando le cellule staminali del paziente su un'impalcatura polimerica. Abbastanza sorprendentemente, quel futuro è adesso. Infatti, Il chirurgo di Stoccolma Paolo Macchiarini ha eseguito l'impresa due volte nel 2011.
Macchiarini aveva già fatto notizia eseguendo un procedimento simile nel 2008, tranne che in quel caso ha fatto crescere le cellule del destinatario del trapianto su una trachea fantasma, una trachea di un donatore spogliata chimicamente delle sue cellule. Questa volta, però, ha usato un'impalcatura polimerica sintetica, una struttura a forma di trachea su cui far crescere le cellule staminali del paziente. Macchiarini ha impiantato la prima di queste trachee artificiali in una procedura di 12 ore a giugno e una seconda a novembre. Entrambi gli interventi hanno avuto successo.
Non solo questa tecnologia di ingegneria tissutale elimina la necessità di tessuti donatori, ma consente anche al ricevente di risparmiare una vita intera di farmaci per sopprimere il sistema immunitario e prevenire il rigetto del trapianto. Dopotutto, l'organo è costituito dalle cellule del paziente. Nel futuro, gli scienziati sperano di far crescere organi ancora più complessi, inaugurando una nuova era della medicina rigenerativa.
Con le cellule staminali, possiamo farla ricrescere. artpartner-images/Photographer's Choice/Getty Images Alcune delle possibilità più sorprendenti nella scienza medica dipendono dall'uso di cellule staminali umane. Le cellule staminali embrionali possono svilupparsi in qualsiasi tipo di cellula del corpo umano:ossa, cervello, lo chiami - mentre le cellule staminali adulte sono più limitate. Entrambi i tipi ci forniscono i mezzi per rigenerare i tessuti danneggiati e persino far crescere organi di donatori personalizzati.
Le nostre capacità di sfruttare questa tecnologia sono aumentate in modo significativo nel 2011, quando i ricercatori del New York Stem Cell Foundation Laboratory hanno riprogrammato un ovulo umano adulto allo stato embrionale, che ha poi creato una linea di cellule staminali embrionali autoriproducenti.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica di clonazione nota come trasferimento nucleare di cellule somatiche per raggiungere il loro obiettivo, prendendo il nucleo e il suo materiale genetico da una cellula della pelle adulta e trasferendolo nell'uovo. Le cellule staminali risultanti non erano veri cloni (contenevano cromosomi sia dell'uovo che delle cellule della pelle), quindi la tecnologia non è pronta per l'uso terapeutico. Però, i ricercatori sperano che questi risultati apriranno la strada a una fonte alternativa per le cellule staminali embrionali.
Ecco, il potente microcervello! Immagine per gentile concessione dell'Università di Pittsburgh La mente umana rimane un fascio di misteri, ma la scienza continua a svelarlo a un ritmo sorprendente. Il progetto Blue Brain, ad esempio, mira a creare un modello virtuale di un cervello umano funzionante entro il 2020. Non siamo ancora arrivati, ma nel 2011 i ricercatori dell'Università di Pittsburgh sono riusciti a creare un microcervello artificiale, derivato da cellule cerebrali di ratto. Composto da 40-60 neuroni scarsi, era capace di 12 secondi di memoria a breve termine.
I ricercatori hanno realizzato questa straordinaria impresa aggiungendo cellule cerebrali di ratti embrionali a un disco di silicio rivestito di proteine. Le cellule si sono attaccate alle proteine e sono cresciute insieme in un anello solido. Quando stimolato con l'elettricità, i neuroni nel microcervello hanno trasportato il polso per 12 secondi, essenzialmente "ricordando" lo stimolo.
La prossima fermata, però, non è mettere il microcervello in un topo artificiale. I ricercatori intendono utilizzare la loro creazione per studiare la trasmissione di segnali elettrici nel cervello e comprendere meglio il funzionamento interno della memoria umana.
Il telepate dei fumetti Charles Xavier (James McAvoy) ti viene in mente con i suoi poteri psichici. Non è più fantasia? Murray Close/Getty Images E se qualcuno potesse sbirciare nella tua mente e vedere cosa stai pensando? Ci abbiamo già pensato tutti prima:le meraviglie della comunicazione telepatica e gli orrori di assistere all'erosione dell'ultimo baluardo della privacy umana. I neuroscienziati prevedono da decenni la realizzazione di questo sogno/incubo, e ora siamo più vicini che mai a violare la fortezza della mente umana.
Il 22 settembre, 2011, la rivista "Current Biology" ha pubblicato un'università della California, Berkeley, studio in cui gli scienziati hanno analizzato l'attività cerebrale per ottenere una visione sfocata ma accurata dell'esperienza visiva umana. Hanno mostrato ai soggetti del test clip di YouTube mentre scansionavano il cervello dei soggetti con una macchina per la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Questi dispositivi misurano il flusso di sangue nel cervello, che corrisponde all'attività neurale. Gli scienziati sono stati in grado di prendere i dati fMRI risultanti, decodificarlo in un modello al computer e assemblare un'interpretazione visiva dei film casuali che i soggetti hanno guardato successivamente.
I ricercatori sperano di utilizzare questo sviluppo per migliorare la nostra comprensione di come funziona il cervello, così come il legame tra la realtà e la mente.
Esplora i link nella pagina successiva per saperne di più su cosa è successo nel 2011.
