terwijl we in de loop van het futuristisch klinkende jaar 2020 staren, is het een tijd voor reflectie op het afgelopen decennium. De wereld heeft in de afgelopen 10 jaar een aantal belangrijke wetenschappelijke prestaties gezien, toen ontdekkingen en ontwikkelingen decennia in de maak eindelijk werden gerealiseerd. Nieuwe Atlas rondt vijf van de meest baanbrekende, historische mijlpalen van de jaren 2010.,
Het Higgs-boson
In 2012, een nieuw elementair deeltje werd ontdekt bij CERN dat trok de aandacht van de wereld – zelfs degenen die normaal gesproken niet in de deeltjesfysica nieuws. Maar dat komt omdat dit geen gewoon deeltje was. Deze nieuwkomer was niemand minder dan het Higgs boson.,
hoewel het misschien de publieke verbeelding heeft gegrepen door zijn dramatische maar onnauwkeurige bijnaam, “The God particle”, was het Higgs boson om een aantal redenen een ongelooflijk opwindende vondst. Het was het laatste elementair deeltje voorspeld door het standaardmodel van de deeltjesfysica, het geeft massa aan andere elementaire deeltjes, en wetenschappers waren er al bijna 50 jaar naar op zoek.
vóór de jaren 1960 had het standaardmodel een klein probleem: volgens de voorspellingen zouden elementaire deeltjes die bosonen worden genoemd geen massa mogen hebben-maar waarnemingen tonen aan dat dit wel het geval is., In 1964, drie teams van wetenschappers onafhankelijk bedachten met soortgelijke mechanismen voor hoe ze massa te krijgen.
volgens het heersende idee doordringt een kwantumveld gelijkmatig het universum. Bosonen voelen dit veld, dat hen vertraagt en in het proces, geeft ze massa. Dit veld zou worden gemedieerd door een gloednieuw boson dat nog moest worden ontdekt – en het zou niet zijn voor de volgende 48 jaar.
het voorspelde veld, mechanisme en boson werden uiteindelijk allemaal vernoemd naar Peter Higgs, een van de natuurkundigen die het voor het eerst voorstelde.,in 2012 vonden wetenschappers van de Large Hadron Collider van CERN eindelijk een deeltje dat overeenkwam met de voorspelde eigenschappen van het higgsboson. Verder onderzoek bevestigde later dat het de ongrijpbare Higgs was, en twee van de onderzoekers die verantwoordelijk waren voor het voorstel – Higgs zelf en Francois Englert, een natuurkundige in een ander team – werden bekroond met de Nobelprijs voor de natuurkunde 2013.,in de jaren daarna hebben verdere experimenten bij CERN aangetoond dat alle metingen van het higgsboson, inclusief de spin, pariteit, massa en interacties met andere deeltjes, overeenkwamen met de voorspellingen van het standaardmodel.het higgsboson sluit een halve eeuw durende jacht op de Heilige Graal van de deeltjesfysica af en is gemakkelijk een van de belangrijkste wetenschappelijke prestaties van het decennium.,
CRISPR-gen-bewerken
De mogelijkheid om te bewerken de genen van levende mensen en andere organismen is een hoofdbestanddeel van science fiction voor tientallen jaren – en dit decennium werd een realiteit., Het CRISPR gen-editing systeem staat op het punt om de geneeskunde te revolutioneren, mogelijk ons te helpen de grote zoals kanker en HIV te bestrijden, evenals het aanpakken van niet-gezondheidsproblemen. Maar het is natuurlijk niet zonder controverses.
Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) is een familie van DNA-sequenties die op natuurlijke wijze door bacteriën worden gebruikt als zelfverdedigingsmechanisme. De laatste jaren realiseerden de wetenschappers zich dat zij dit mechanisme als hulpmiddel voor genetische manipulatie konden coöpteren, door CRISPR met een opeenvolging van gidsrna en een enzym, gewoonlijk Cas9 te combineren.,
bij gebruik in cellen of levende organismen leidt het guide RNA het gereedschap naar het gewenste gedeelte van DNA, waar het Cas9-enzym het netjes snijdt. Dat kan worden gebruikt om lastige genen uit te snijden – zoals die ziekte veroorzaken – en nieuwe, heilzame genen in te voegen.
tot nu toe is deze techniek veelbelovend gebleken in de strijd tegen veel verschillende ziekten, waaronder traditioneel lastige ziekten zoals kanker, HIV, spierdystrofie, progeria en genetische vormen van blindheid en hartziekten.
maar CRISPR ‘ s potentieel reikt verder dan onszelf bewerken., We kunnen planten bewerken om gewassen met een betere opbrengst of voeding te maken, insecten bewerken om te voorkomen dat ze ziekten verspreiden, of varkens bewerken om menselijke organen te kweken voor transplantatie.
natuurlijk, hoe veelbelovend CRISPR ook lijkt, roept de tool ethische kwesties op die nog steeds worden aangepakt. De Studies hebben voorgesteld dat CRISPR de kansen van een cel verhoogt die kanker onderaan het spoor ontwikkelen, en onbedoelde veranderingen door het genoom zou kunnen veroorzaken. Over deze resultaten wordt heftig gedebatteerd.,het kwam allemaal tot een hoogtepunt in November 2018, toen Chinese wetenschappers de geboorte van tweelingmeisjes aankondigden als ’s werelds eerste door CRISPR bewerkte menselijke baby’ s. Professor Jiankui hij en zijn team injecteerde de CRISPR machines in het embryo, het verwijderen van een gen bekend als CCR5. Daarbij moeten de meisjes een immuniteit voor HIV ontwikkelen.
het probleem is dat het experiment grotendeels in het geheim werd uitgevoerd, om jaren van weloverwogen debat over ethiek te omzeilen., Sommige wetenschappers wezen erop dat de functie van CCR5 slecht wordt begrepen, en het verwijderen ervan kan de meisjes vatbaarder maken voor veel voorkomende ziekten zoals de griep.
Na deze roekeloze zet zijn oproepen gedaan voor een moratorium op het bewerken van menselijke kiemlijn totdat deze ethische vragen kunnen worden opgelost.
ondanks dit, zijn CRISPR-proeven bij mensen nog steeds gaande-alleen niet bij embryo ‘ s. Ze begonnen in China in 2016, in pogingen om longkanker te bestrijden, maar de resultaten moeten nog worden gepubliceerd., In de VS zijn in 2019 twee onderzoeken gestart, waarvan één gericht is op drie soorten kanker en de andere sikkelcelziekte, met zeer veelbelovende vroege resultaten.
Het kan een moeilijke start hebben gehad, maar CRISPR gen-editing zal waarschijnlijk de geschiedenis ingaan als een van de belangrijkste doorbraken in de geneeskunde, evenals voor toepassingen die we nog niet eens hebben overwogen.
gravitatiegolven
in 2015 ontdekten natuurkundigen rimpelingen in het weefsel van de ruimtetijd toen ze over de aarde spoelden na een reis van meer dan een miljard lichtjaar. Dit bevestigde een voorspelling van niemand minder dan Albert Einstein een eeuw geleden.toen Einstein in 1916 zijn algemene relativiteitstheorie naar voren bracht, impliceerde dit dat bepaalde gebeurtenissen waarbij objecten met enorme massa ‘ s betrokken waren schokgolven zouden genereren in de ruimtetijd zelf – een fenomeen dat zwaartekrachtgolven werden genoemd.,
hoewel ze ontstaan zijn door enkele van de meest energetische gebeurtenissen in het universum, vervormen ze tegen de tijd dat deze golven de Aarde bereiken de werkelijkheid slechts met minder dan de kern van een atoom. Dat, natuurlijk, maakte ze onmogelijk om te detecteren voor bijna 100 jaar-totdat de technologie eindelijk ingehaald.de verantwoordelijke technologie is de laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), gehuisvest in twee enorme faciliteiten in Louisiana en Washington. Elk van deze twee detectoren bestaat uit twee 4 km lange tunnels in een L-vorm., Uiterst precieze instrumenten waken over lasers die door deze tunnels worden gestraald voor minuscule storingen in de balken, die kunnen worden toegeschreven aan gravitatiegolven die over de faciliteit spoelen.
en inderdaad, op 14 September 2015 pikten beide LIGO detectoren hun allereerste signaal op. De golven ontstonden in een botsing tussen twee zwarte gaten op ongeveer 1,3 miljard lichtjaar afstand.
tientallen signalen zijn binnengekomen sinds die eerste detectie, opgepikt door LIGO en de Virgo-faciliteit in Italië, die in 2017 in werking trad., De meeste zijn het resultaat van twee samensmelting van zwarte gaten, maar andere zijn een zwart gat dat een neutronenster inslikt en twee neutronensterren die botsen.
Het is dat laatste scenario dat ons de meest indrukwekkende vuurwerkshow gaf. Kort na één gravitatiegolfdetectie in 2017, detecteerden observatoria over de hele wereld een hele reeks elektromagnetische signalen van dezelfde bron, waaronder lichtgolven, een gammaflits, röntgenstralen en radiogolven.,voor het oplossen van een eeuwenoud mysterie werd in 2017 de Nobelprijs voor de Natuurkunde toegekend aan natuurkundigen Rainer Weiss, Kip Thorne en Barry Barish voor hun rol in de eerste detectie van gravitatiegolven.
Dit is ook niet het einde van het verhaal. LIGO kreeg een upgrade in April 2019, met toekomstige werken gepland om het nog gevoeliger te maken. Het kagra observatorium in Japan zal in December ook meedoen aan de jacht. Samen kunnen rustiger en verder verwijderde gebeurtenissen worden opgepikt, waardoor steeds meer mysteries van de kosmos worden ontsloten.,
De exoplaneet boom
in de loop van de menselijke geschiedenis, we hebben continu uitgezoomd je krijgt een breder beeld van onze plaats in het universum. Onze wereld breidde zich uit van één continent naar de hele aarde. Toen realiseerden we ons dat de aarde niet het middelpunt van alles is, maar slechts één planeet met meerdere banen rond de zon., Uiteindelijk ontdekten we dat zelfs ons zonnestelsel niet speciaal is, maar een van de talloze andere. En dit decennium kregen we onze eerste echte blik op hoeveel anderen er zijn.
de eerste paar exoplaneten-een planeet die om een andere ster dan de zon draait-werden ontdekt in de jaren 90, maar het werd pas echt duidelijk toen de Kepler ruimtetelescoop in 2009 gelanceerd werd. Dit Observatorium is ontworpen om 150.000 sterren tegelijk te bekijken, om te zien hoe vaak hun licht dimde. Als er een regelmatig patroon werd gezien, suggereerde het dat er een planeet tussen de ster en de aarde passeerde.,
met behulp van deze techniek (de zogenaamde transitiemethode) ontdekte Kepler meer dan 2.600 exoplaneten tijdens de negenjarige looptijd. Met hulp van andere projecten zoals HARPS, WASP en TESS is dat aantal nu gegroeid tot ongeveer 4.100. En we kunnen veel afleiden over hoe deze werelden zijn, door hun atmosferen, samenstelling, massa te bestuderen, welke soorten sterren ze omcirkelen en hoe ver ze van die sterren zijn.
van dit hebben we geleerd over allerlei ongelooflijke planeten die pluizige sci-fi verhalen waardig zijn. Er zijn waterwerelden, pikzwarte planeten, en sommige heter dan sterren., Er is een planeet die slechts één gigantische diamant is, en een andere met wolken gemaakt van robijnen en saffieren. Op anderen regent het rotsen, glas of zonnebrandcrème.
maar misschien wel de meest intrigerende exoplaneten van allemaal zijn de exoplaneten die meer op de aarde lijken. Immers, dit zijn de beste kandidaten voor ons om eindelijk de vraag te beantwoorden, ” zijn we alleen in het universum?”En het blijkt dat potentieel bewoonbare exoplaneten vrij algemeen zijn.
een van de grootste uitzettingen vond plaats in 2017, met de ontdekking van zeven rotsachtige exoplaneten ter grootte van de aarde die rond TRAPPIST-1 cirkelen., Drie van deze banen draaien binnen de bewoonbare zone van de koele rode dwergster, en vervolgstudies hebben aangetoond dat er aanzienlijke hoeveelheden water aanwezig kunnen zijn, waardoor ze enkele van de beste kanshebbers zijn voor bewoonbare planeten buiten ons zonnestelsel.
en we zijn nog maar net begonnen. Er staan de komende jaren nog veel meer projecten op stapel, op zoek naar nieuwe werelden of het bestuderen van bekende werelden in detail. We zouden niet al te verbaasd zijn als onze volgende “decade in review” roundup de detectie van buitenaards leven omvat.,
De klimaat crisis
het is misschien niet het goede prestatie, maar in de afgelopen tien jaar hebben we meer gebroken klimaat records dan in enige andere periode in de menselijke geschiedenis. Naarmate de effecten van klimaatverandering zichtbaarder werden, kwam deze kwestie de laatste tijd echt onder de aandacht van het publiek., Nieuwe studies hebben de omvang van de situatie aan het licht gebracht en er zijn plannen in gang gezet om deze aan te pakken.uit overweldigende gegevens blijkt dat het koolstofdioxidegehalte in de atmosfeer sterk is gestegen na ongeveer 1750-niet zo toevallig, rond de tijd van de Industriële Revolutie. Als direct gevolg daarvan zijn de oppervlaktetemperaturen over de hele wereld sindsdien gestaag gestegen, met een bijzonder sterke stijging in de tweede helft van de 20e eeuw. Dit, op zijn beurt, leidt tot een verscheidenheid van run-on effecten.,
hoewel we het al lang weten, heeft klimaatverandering dit decennium in de wetenschap gedomineerd, nu de tastbare gevolgen beginnen op teflakkeren. Volgens NASA en NOAA, 2016 was het heetste jaar sinds records begon in 1880, en de top vijf zijn de laatste vijf. Juli 2019 heeft het record voor heetste maand.andere recente studies hebben aangetoond wat deze overtollige warmte met de wereld doet. Een State of the Climate report voor 2018 toonde aan dat extreme weersomstandigheden zoals orkanen, overstromingen, droogtes en bosbranden steeds intenser en vaker voorkomen., Gletsjers en poolijs krimpen en de zeespiegel stijgt.
in 2015 steeg het atmosferische CO2 voor het eerst in ongeveer drie miljoen jaar boven de 400 deeltjes per miljoen. Dit betekent ook dat de oceanen meer van het gas absorberen, waardoor ze zuurder worden. De combinatie van warmer en zuurder water zorgde ervoor dat het Great Barrier Reef van Australië in 2016 en 2017 werd getroffen door back-to-back bleaching-evenementen. Hoewel het in het verre verleden door soortgelijke trauma ‘ s is gegaan, denken experts dat de huidige veranderingen te snel toeslaan voor het rif om volledig te herstellen.
maar er is nog hoop., In 2015 ondertekenden bijna 200 landen de Overeenkomst van Parijs, waarbij ze zich ertoe verbonden de uitstoot van broeikasgassen terug te dringen om te voorkomen dat de wereldwijde temperatuur 2° C (3,6° F) boven het pre-industriële niveau stijgt. Rapporten van het Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) zeggen dat om die doelen te bereiken, ongekende veranderingen nodig zullen zijn in alle aspecten van de samenleving – en als de klimaatstakingen en protesten van 2019 enige indicatie zijn, warmt de samenleving op voor het idee.